(57)【要約】  少なくとも有機第四級アンモニウム化合物並びに（ｉ）三量体酸のアミン塩及び（ｉｉ）モノカルボン酸脂肪酸のアミン塩を含む相乗剤を用いて処理されている鉱物粘土又は鉱物粘土混合物である有機化クレイ組成物。モノカルボン酸脂肪酸は、（ａ）少なくとも１種飽和カルボン酸及び／又は（ｂ）少なくとも１種の不飽和カルボン酸であり得る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の有機第四級アンモニウム又はホスホニウム化合物又はその前駆体並びに（ｉ）約３０〜約７２個の炭素原子を有する三量体酸のアミン塩及び（ｉｉ）約６〜約３０個の炭素原子を有するモノカルボン酸脂肪酸のアミン塩を含む相乗剤を用いて処理されている鉱物粘土を含む有機化クレイ組成物。
【請求項２】
モノカルボン酸脂肪酸が、約１６〜約２２個の炭素原子又は任意選択で約１６〜約２０個の炭素原子又はさらに任意選択で約１６〜約１８個の炭素原子を有するトール油脂肪酸である、請求項１に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項３】
相乗剤構成成分（ｉ）及び／又は構成成分（ｉｉ）のアミンが、約３〜約９０個の炭素原子又は任意選択で約３〜約５４個の炭素原子又はさらに任意選択で約８〜約３７個の炭素原子又はさらに任意選択で約１０〜約２４個の炭素原子又はさらに任意選択で約１４〜約２０個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノアミンである、請求項１又は２に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項４】
相乗剤構成成分（ｉ）及び構成成分（ｉｉ）のアミンが同一である、請求項１から３のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項５】
アミンが、下記一般式（Ｉ）のモノアミンを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【化１】
2019527662.tif 000027
［式中、
Ｒ１は、約１〜約３０個の炭素原子又は任意選択で約６〜約２４個の炭素原子又はさらに任意選択で約８〜約２２個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、直鎖又は分岐炭化水素基を表し、
Ｒ２及びＲ３は、互いに及びＲ１と同一又は異なり、水素又は約１〜約３０個の炭素原子若しくは任意選択で約６〜約２４個の炭素原子若しくはさらに任意選択で約８〜約２２個の炭素原子を有する飽和若しくは不飽和、直鎖若しくは分岐炭化水素基を表す］
【請求項６】
アミンが、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、アミルアミン、ｎ−ペンチルアミン、イソペンチルアミン、ヘキシルアミン、２−エチルヘキシルアミン、オクチル−アミン、６−メチル−２−ヘプタンアミン、ネオペンチルアミン、デシル−アミン、トリデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、ココイルアミン、ステアリルアミン、獣脂アミン、ダイズアミン又はＣ８〜Ｃ２２のアルキルアミンの混合物のうち少なくとも１種を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項７】
相乗剤構成成分（ｉ）：構成成分（ｉｉ）の重量比が、約９５：５〜約５：９５又は任意選択で、約９０：１０〜約１０：９０又はさらに任意選択で約８０：２０〜約３０：７０又はさらに任意選択で約７０：３０〜約５０：５０又はさらに任意選択で約６５：３５〜約５５：４５である、請求項１から６のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項８】
粘土無機材料を処理するために使用される相乗剤の量が、１００グラムの乾燥鉱物粘土又は鉱物粘土混合物に基づいて、約２〜約３０グラム、任意選択で約５〜約１５グラム、さらに任意選択で約７．５〜約１２．５グラムの範囲である、請求項１から７のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項９】
相乗剤が、少なくとも１種のさらなる材料をさらに含む液体配合物において使用され、任意選択で、少なくとも１種のさらなる材料が、少なくとも１種の脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、芳香脂肪族炭化水素、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、芳香脂肪族アルコール、グリコール、グリコールエーテル又はアルキレンカーボネートを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１０】
鉱物粘土が、スメクタイト粘土、ホルマイト粘土、任意選択で、セピオライト、アタパルジャイト又はセピオライト及びアタパルジャイトの混合物、ホルマイト粘土及びスメクタイト粘土の混合物、任意選択で、セピオライト及び／又はアタパルジャイト及びスメクタイト粘土の混合物、イライト、バーミキュライト又はゼオライトのうち少なくとも１種を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１１】
スメクタイト粘土が、ヘクトライト、モンモリロナイト、ベントナイト、バイデル石、サポナイト、ステベンス石、フラー土及びそれらの混合物からなる群から選択され、任意選択で、スメクタイト粘土が、ベントナイト又はモンモリロナイトを含む、請求項１０に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１２】
ホスホニウムカチオンが、構造Ｒ１Ｐ＋（Ｒ２）３（式中、Ｒ１は、Ｃ８〜Ｃ２４のアルキル又はアリールアルキル基であり、各Ｒ２は、同一であっても異なっていてもよく、アリール、アリールアルキル又はＣ１〜Ｃ６のアルキル基であり、任意選択で、少なくとも１つのＲ２は、アルケニル、アルキニル又はその一置換誘導体を含む）を有し、対イオンが、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硫酸、メトキシ硫酸、メチル硫酸、エチル硫酸、スルホン酸、リン酸、ホスホン酸、亜リン酸、カルボン酸又は酢酸のうち少なくとも１種である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１３】
アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム化合物が、下記式（ＩＩａ）を有する塩を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【化２】
2019527662.tif 000028
［式中、Ｎは、窒素であり、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、置換基のうち少なくとも１つは、直鎖又は分岐不飽和アルキル基であるという条件で（ａ）１〜２２個の炭素原子を有する直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル基、（ｂ）ベンジル及び置換ベンジル部分であるアラルキル基、（ｃ）アリール基、（ｄ）６個以下の炭素原子を有するβ、γ不飽和基又は２〜６個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基並びに（ｅ）水素からなる群から独立に選択され、Ｘは、任意選択で、塩化物、硫酸、メチル硫酸、エチル硫酸、酢酸、ヨウ化物、臭化物、硝酸、水酸化物、リン酸、メトキシ硫酸又はそれらの混合物のうち少なくとも１つを含む塩アニオンである］
【請求項１４】
有機第四級アンモニウム化合物が、下記式（ＩＩＩ）を有するアルコキシル化第四級アンモニウム塩を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【化３】
2019527662.tif 000029
［式中、Ｎは、窒素であり、Ｘ−は、塩化物、硫酸、メチル硫酸、エチル硫酸、酢酸、ヨウ化物、臭化物、硝酸、水酸化物、リン酸、メトキシ硫酸及びそれらの混合物のうち少なくとも１つを含むアニオンを含み、Ｒ１は、Ｃ１２〜Ｃ３０の直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル又はアルケニル基又は８〜３０個の炭素原子を有するアルキル−エステル基を含み、Ｒ２は、Ｈ−又はＣ１〜Ｃ３０の直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル又はアルケニル基を含み、Ｒ３は、Ｈ−、Ｃ１〜Ｃ４の直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル又はアルケニル基又はＲ４を含み、Ｒ４は、−（ＣＲ９Ｒ１０−ＣＲ１１Ｒ１２Ｏ）ｙＨ又は（ＣＲ９Ｒ１０−ＣＲ１１Ｒ１２−ＣＲ１３Ｒ１４Ｏ）ｙＨを含み、ここで、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は独立に、Ｈ−、ＣＨ３−及びＣＨ３ＣＨ２−からなる群から選択され、ｙは、平均で４〜約２０である］
【請求項１５】
アルコキシル化第四級アンモニウム塩が、メチルビス（ポリオキシエチレン［１５］）ココアルキル第四級アンモニウム塩、メチルビス（ポリオキシエチレン［１５］）オレイル第四級アンモニウム塩、メチルビス（ポリオキシエチレン［１５］）オクタデシル第四級アンモニウム塩又はオクタデシルメチル［ポリオキシエチレン（１５）］第四級アンモニウム塩又はそれらの混合物のうち少なくとも１種を含み、括弧中の数字が、エチレンオキシド単位の総数を指し、任意選択で、塩が塩化物である、請求項１４に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１６】
第四級アンモニウム又はホスホニウム化合物から鉱物粘土又は鉱物粘土混合物に添加される有機カチオン又は種々のカチオンのブレンドの総量が、ベース鉱物粘土又は鉱物粘土混合物のＣＥＣの７５％〜２３０％、任意選択で、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約８０〜約１６０％及びアルコキシル化第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約０〜約７０％、さらに任意選択で、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約１００〜約１５０％及びアルコキシル化第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約１３〜約６２％、さらに任意選択で、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約１１０〜約１４０％及びアルコキシル化第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約１９〜約５３％である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１７】
鉱物粘土又は鉱物粘土混合物が、１００ｇの鉱物粘土又は鉱物粘土混合物あたり約１５〜約１６０ミリ当量の有機第四級アンモニウム塩、任意選択で、１００ｇの鉱物粘土又は鉱物粘土混合物あたり約４０〜約１４０ミリ当量の有機第四級アンモニウム塩、さらに任意選択で、１００ｇの鉱物粘土又は鉱物粘土混合物あたり約７０〜約１２０ミリ当量の有機第四級アンモニウム塩を用いて処理される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１８】
炭化水素ベースの又は逆エマルジョン掘削流体ベースの組成物及び請求項１から１７のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物を含む掘削流体。
【請求項１９】
約２．８５〜約４２．８０ｋｇ／ｍ３（約１〜約１５ｌｂｓ／バレル）の有機化クレイ組成物を含む、請求項１８に記載の掘削流体。
【請求項２０】
ベース流体が、ディーゼル油、鉱油、ミネラルシールオイル、灯油、燃料油、ホワイトオイル、粗製油、合成オイル、天然オイル、アルファオレフィン、ポリアルファオレフィン、直鎖アルファオレフィン、内部オレフィン、直鎖パラフィン、直鎖アルキルベンゼン及び生分解性オイルのうち少なくとも１種を含む、請求項１８又は１９のいずれか一項に記載の掘削流体。
【請求項２１】
約９５／５〜約４０／６０の容積（ＯＷＲ）による油／水比を有する、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の掘削流体。
【請求項２２】
水性内相の水が、ブラインである、請求項１８から２１のいずれか一項に記載の掘削流体。
【請求項２３】
乳化剤、任意選択で一次及び二次乳化剤、湿潤剤、酸性ガススカベンジャー、増量剤、流体喪失制御添加剤、架橋剤、アルカリ度制御剤、アルカリ度を付与する材料、非粘土レオロジー的添加剤及び／又は腐食抑制剤のうち少なくとも１種をさらに含む、請求項１８から２２のいずれか一項に記載の掘削流体。
【請求項２４】
請求項１から１７のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物並びにグリース組成物、塗料配合物、コーティング配合物、接着剤配合物及び不飽和ポリエステル組成物、滑沢剤、金属加工流体、インク、シーラント、ビニルエステル系、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリウレタン樹脂系、ナノ複合材料、マスターゲル（ｍａｓｔｅｒｇｅｌ）、モールディングコンパウンド、化粧用組成物、洗浄剤、パーソナルケア配合物及びホームケア配合物から選択されるさらなる構成成分を含む組成物。
【請求項２５】
請求項１から１７のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物を含む非水系流体中の親水性ポリマースラリーであって、任意選択で、有機化クレイ組成物が、スラリーの約０．１〜約１０重量％、任意選択で、約０．２〜約４重量％を含む、親水性ポリマースラリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
親有機性フィロケイ酸塩（本明細書において以下、「有機化クレイ」と呼ばれる）、より詳しくは、第四級アンモニウム又はホスホニウム化合物（複数可）及び相乗剤の組合せを用いて処理されている特定の鉱物粘土又は粘土の混合物から調製された有機化クレイが提供される。得られた有機化クレイは、非水系流体系の機能的添加剤として有用であり、これでは、それらは所望のレオロジー的特性を付与し得る、又はこのような系のために求められるその他の機械的若しくは物理的特性を付与し得る。
【背景技術】
【０００２】
１つの例示的使用では、有機化クレイのレオロジー的特性は、掘削流体において重要なものである。掘削流体はまた、循環流体としても知られ、炭化水素を含有する地層の回転掘削において使用される。掘削流体は、水などのその他の材料を含有する地層の回転掘削においても使用され得る。掘削流体の３つの主なカテゴリーがあり、それらは、水性掘削流体、非水系又は油性掘削流体及びガス状掘削流体である。掘削流体はまた、「掘削泥水」として知られることもある。本主題のある特定の使用の焦点は、非水系／油性掘削流体におけるものであり、簡単にするために、用語「掘削流体（単数又は複数可）」の使用は本明細書において以下、特に断りのない限り、非水系／油性掘削流体を指す。しかし、本主題がその他の掘削流体を用いた場合に有用であり得ることは考慮される。
【０００３】
回転掘削ツールによって油井、ガス井又は井戸を掘削する過程では、掘削孔をドリルアウト（ｄｒｉｌｌ  ｏｕｔ）するために、ドリルパイプ及びビットが回転される。いわゆる「掘削流体」又は「掘削泥水」は、掘削孔の底へ向けて中空ドリルステムパイプ及びビットノズルを通って下方に循環され、次いで、ドリルステムパイプと掘削孔の内側（裸孔の壁）の間の環状空間を通って表面に向かって井戸を上に流れ戻ってくる。この掘削流体は、液体媒体中の固体材料の懸濁液を含み、その他の付加される物質を含有し得る。掘削流体は、裸孔を上へ流れ戻ってくるので、掘りくずを保持し、これは、掘削流体の再循環及び再利用の前に除去される。掘削流体は、ドリルビットを滑りやすくし、冷却し、掘削孔から出たくずを懸濁し、保持する。これら及びその他の機能を実施するために、掘削流体は、望ましくは、特定の物理的特徴を有さなくてはならない。これらは、ポンプで送られ、循環されることを可能にする剪断減粘性粘度を含む。また、流体は、例えば、機械的故障によってのように流体ポンピングの循環が停止される場合に、掘削孔中でくずが懸濁されたままとなるのに十分なゲル強度を有さなくてはならない。掘削流体は、静水圧を提供すること、ドリルパイプ及び／又はケーシングの重量を支持すること、漏出及び／又は裸孔の少なくとも部分的な崩壊を防ぐために裸孔表面をコーティングすること及び裸孔への又は裸孔からの材料の流れを防ぐことを含むいくつかのさらなる機能を実施する。
【発明の概要】
【０００４】
本有機化クレイ組成物は、中でも、水圧破砕流体、有機グリース組成物、滑沢剤、金属加工流体、インク、オイル／溶媒ベースの塗料配合物、コーティング、シーラント及び接着材料、不飽和ポリエステル系、不飽和ポリエステル／スチレン樹脂系、ビニルエステル系、アクリル樹脂、エポキシ樹脂系、ポリウレタン樹脂系、ナノ複合材料、モールディングコンパウンド、化粧品、洗浄剤、パーソナルケア配合物及びホームケア配合物などのその他の主として非水系流体系においてさらに有用である。
【０００５】
本有機化クレイ組成物は、少なくとも１種の有機第四級アンモニウム又はホスホニウム化合物又はその前駆体並びに（ｉ）三量体酸のアミン塩及び（ｉｉ）モノカルボン酸脂肪酸のアミン塩を含む相乗剤を用いて処理されている鉱物粘土の相乗的組合せを含む。モノカルボン酸脂肪酸は、（ａ）少なくとも１種の飽和カルボン酸及び／又は（ｂ）少なくとも１種の不飽和カルボン酸であり得る。
【０００６】
使用される粘土は、以下に詳述される相当な塩基交換能を有するもののいずれかであり得る。
【０００７】
当業者には周知であろうが、所望の有機化クレイを得るために、鉱物粘土又は鉱物粘土の混合物を、機能的有機化合物を用いて処理又は反応させてもよい。使用される有機化合物の量は、使用される粘土（複数可）の反応性に応じて変わるが、例えば、１００グラムの粘土あたり約２０〜３００ミリ当量の有機アンモニウム又はホスホニウム塩などの界面活性剤であり得る。反応は、水中で実施してもよく、処理された粘土を分離し、乾燥させてもよい。
【０００８】
より一般には、有機化クレイは、湿式プロセスによって調製しても、乾式プロセスによって調製してもよく、これは、所望の最終使用及び／又は界面活性剤処理の量及び／又は種類に応じて変わり得る。湿式処理された有機化クレイは、不活性材料が除去され、湿式処理された有機化クレイの表面処理がより完全であり得るので、乾式処理された有機化クレイよりも速く降伏し、大きな熱安定性を有し得る。さらに、それだけには限らないが、混合、ブレンド、押出及び／又は磨砕などの方法によって、相乗剤を既存の有機化クレイに後で添加できる（ｐｏｓｔ  ａｄｄｅｄ）。相乗剤は、乾燥構成成分として添加してもよく、液体担体及び／若しくは溶媒中に添加してもよい。
【０００９】
特定の実施形態では、本有機化クレイの処理は、不純物を除去するために精製しながら、粘土粒子を剥離する／束をとくために適当な剪断を加えながら、分散物の重量に基づいて約１．５％〜約１０％、特定の実施形態では、分散物の重量に基づいて約３％〜約８％の濃度で水中に粘土（複数可）を分散させることを含む。ピロリン酸四ナトリウム（ＴＳＰＰ）などの少量の分散助剤を使用して、粘土（複数可）をさらに分散させることができる。さらなる処理は、有機第四級アンモニウム又はホスホニウム化合物を添加して親水性粘土を疎水性有機化クレイに変換し、その後、濾過し、乾燥させて水を除去することを含む。特定の実施形態では、有機化クレイは、最終形態として粉砕粉末に変換され、その他の実施形態では、最終形態は、噴霧乾燥ビーズである。
【００１０】
有機化クレイ組成物を調製するための１つの手順では、生粘土鉱物を破砕し、磨砕し、水中でスラリーにし、スクリーニング、サイクロニング及び／又は遠心分離などによって、固い粒及びその他の不純物を除去するために精製する。次いで、粘土鉱物の各々を、適したミル、例えば、スラリーの高速流体剪断が、それを挟んで圧力差が維持される狭い隙間を高速でスラリーを通すことによって達成される種類のホモジナイジングミル中で、希薄な（１〜６重量％固体など）水性スラリーとして、高剪断に付してもよい。この種の作用は、例えば、周知のマントン・ゴーリン「ＭＧ」ミルで達成することができ、このデバイスは、「ゴーリン（Ｇａｕｌｉｎ）ホモジナイザ−」と呼ばれることもある。米国特許第４，６６４，８４２号及び同５，１１０，５０１号は、このようなミル及びその使用の詳細を提供する。
【００１１】
粘土鉱物材料の高剪断を提供し得るその他の機器も同様に使用され得る。高剪断の使用は、モンモリロナイトを処理するために有用であり、例えば、そうでなければ「束になった」タイプの鉱物構造、例えば、セピオライト鉱物材料中に存在するものを「束をとく」ように作用する。
【００１２】
２種以上の粘土材料を混合して有機化クレイ組成物を形成する場合には、高剪断ステップ後に、粘土構成成分スラリーを互いに混合してもよい。あるいは、２種以上の粘土構成成分を単一スラリーに混合でき、その後、後者を高剪断ステップに付す。このようなステップ後、（単一）スラリーを、第四級アンモニウム塩（複数可）と、例えば、及び相乗剤と逐次（いずれか一方を最初に）又は組み合わせて混合し、その後、スラリーを脱水し、相乗剤／第四級アンモニウム処理粘土を濾過し、乾燥させて、粉砕粉末又は噴霧乾燥ビーズとして乾燥有機化クレイ生成物を提供する。
【００１３】
本開示に従って、少なくとも１種の有機第四級アンモニウム又はホスホニウム化合物並びに（ｉ）約３０〜約７２個の炭素原子を有する三量体酸のアミン塩及び（ｉｉ）約６〜約３０個の炭素原子を有し、任意選択で、（ａ）少なくとも１種の飽和カルボン酸又は（ｂ）少なくとも１種の不飽和カルボン酸のうち少なくとも一方を含むモノカルボン酸脂肪酸のアミン塩を含む相乗剤を用いて処理されている鉱物粘土を含む有機化クレイ組成物が提供される。
【００１４】
用語三量体酸とは、三量体形成された脂肪酸又は三量体形成された脂肪酸を含む組成物を指す。特定の実施形態では、三量体酸は、約３６〜約７２個の炭素原子を、又は任意選択で約３６〜約６６個の炭素原子を、又はさらに任意選択で約４２〜約６０個の炭素原子を、又はさらに任意選択で、約４８〜約５４個の炭素原子を有し得る。
【００１５】
特定の実施形態では、三量体酸は、ヘキサデカトリエン酸、α−リノレン酸、ルメレン酸（ｒｕｍｅｌｅｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ステアリドン酸、α−パリナリン酸、β−パリナリン酸、エイコサトリエン酸、エイコサテトラエン酸、エイコサペンタエン酸、ヘネイコサペンタエン酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、テトラコサペンタエン酸、テトラコサヘキサエン酸（ニシン酸（ｎｉｓｉｎｉｃ  ａｃｉｄ））、α−エレオステアリン酸、β−エレオステアリン酸、カタルプ酸、プニカ酸、リノール酸、１０Ｅ，１２Ｚ−オクタデカ−９，１１−ジエン酸、γ−リノレン酸、ピノレン酸、α−カレンド酸、β−カレンド酸、ジャカル酸、エイコサジエン酸、ジホモ−γ−リノレン酸、ポドカルピン酸、アラキドン酸、ボセオペンタエン酸、ドコサジエン酸、ドコサテトラエン酸、ドコサペンタエン酸、テトラコサテトラエン酸、テトラコサペンタエン酸、５−ドデセン酸、７−テトラデセン酸、パルミトレイン酸、バクセン酸、ルーメン酸、パウリン酸、１５−ドコセン酸、１７−テトラコセン酸、オレイン酸、トール油脂肪酸、エライジン酸、ゴンド酸（ｇｏｎｄｏｉｃ  ａｃｉｄ）、ミード酸、エルカ酸、ネルボン酸、ミリストレイン酸、サピエン酸又はそれらの組合せの三量体のうち少なくとも１種を含み得る。
【００１６】
相乗剤のモノカルボン酸脂肪酸構成成分は、約８〜約２６個の炭素原子又は任意選択で約１２〜約２０個の炭素原子又はさらに任意選択で約１６〜約１８個の炭素原子を有し得る。
【００１７】
特定の実施形態では、モノカルボン酸脂肪酸は、約１６〜約２２個の炭素原子又は任意選択で約１６〜約２０個の炭素原子又はさらなる任意選択で約１６〜約１８個の炭素原子を有し得るトール油脂肪酸である。
【００１８】
特定の実施形態では、モノカルボン酸脂肪酸は、ミリストレイン酸、サピエン酸、リノール酸、リノエライジン酸、α−リノレン酸、ドコサヘキサエン酸、アビエチン酸、ピマール酸、トール油脂肪酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ノナデシル酸、アラキジン酸、ヘネイコシル酸、ベヘン酸、トリコシル酸、リグノセリン酸、ペンタコシル酸（ｐｅｎｔａｃｏｓｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、セロチン酸、ヘキサデカトリエン酸、α−リノレン酸、ルメレン酸（ｒｕｍｅｌｅｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ステアリドン酸、α−パリナリン酸、β−パリナリン酸、エイコサトリエン酸、エイコサテトラエン酸、エイコサペンタエン酸、ヘネイコサペンタエン酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、テトラコサペンタエン酸、テトラコサヘキサエン酸（ｎｉｓｉｎｉｃ  ａｃｉｄ）、α−エレオステアリン酸、β−エレオステアリン酸、カタルプ酸、プニカ酸、リノール酸、１０Ｅ，１２Ｚ−オクタデカ−９，１１−ジエン酸、γ−リノレン酸、ピノレン酸、α−カレンド酸、β−カレンド酸、ジャカル酸、エイコサジエン酸、ジホモ−γ−リノレン酸、ポドカルピン酸、アラキドン酸、ボセオペンタエン酸、ドコサジエン酸、ドコサテトラエン酸、ドコサペンタエン酸、テトラコサテトラエン酸、テトラコサペンタエン酸、５−ドデセン酸、７−テトラデセン酸、パルミトレイン酸、バクセン酸、ルーメン酸、パウリン酸、１５−ドコセン酸、１７−テトラコセン酸、オレイン酸、エライジン酸、ゴンド酸（ｇｏｎｄｏｉｃ  ａｃｉｄ）、ミード酸、エルカ酸又はネルボン酸のうち少なくとも１種を含む。
【００１９】
特定の実施形態では、相乗剤構成成分（ｉ）及び／又は構成成分（ｉｉ）のアミンは、約３〜約９０個の炭素原子又は任意選択で約３〜約５４個の炭素原子又はさらに任意選択で約８〜約３７個の炭素原子又はさらに任意選択で、約１０〜約２４個の炭素原子又はさらに任意選択で約１４〜約２０個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノアミンであり得る。いくつかの実施形態では、相乗剤構成成分（ｉ）及び構成成分（ｉｉ）のアミンは、同一である。
【００２０】
特定の実施形態では、アミンは、下記一般式（Ｉ）のモノアミンを含み得る。
【００２１】
【化１】
2019527662.tif 000002
［式中、
Ｒ１は、約１〜約３０個の炭素原子又は任意選択で約６〜約２４個の炭素原子又はさらに任意選択で約８〜約２２個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、直鎖又は分岐炭化水素基を表し、
Ｒ２及びＲ３は、互いに及びＲ１と同一又は異なり、水素又は約１〜約３０個の炭素原子若しくは任意選択で約６〜約２４個の炭素原子若しくはさらに任意選択で約８〜約２２個の炭素原子を有する飽和若しくは不飽和、直鎖若しくは分岐炭化水素基を表す］
【００２２】
いくつかの実施形態では、アミンは、Ｒ１が、約１２〜約２０個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、直鎖又は分岐炭化水素基を表し、Ｒ２及びＲ３が、水素を表す、一般式（Ｉ）のモノアミンを含む。いくつかの実施形態では、アミンは、Ｒ１が、約１２〜約２０個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、直鎖又は分岐炭化水素基を表し、Ｒ２及びＲ３が、１〜７個、任意選択で、１〜４個、さらに任意選択で、１〜２個の炭素原子を有する炭化水素基を表すモノアミンを含み得る。
【００２３】
特定の実施形態では、アミンは、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、アミルアミン、ｎ−ペンチルアミン、イソペンチルアミン、ヘキシルアミン、２−エチルヘキシルアミン、オクチル−アミン、６−メチル−２−ヘプタンアミン、ネオペンチルアミン、デシル−アミン、トリデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、ココイルアミン、ステアリルアミン、獣脂（ｔａｌｌｏ）アミン、ダイズアミン又はＣ８〜Ｃ２２のアルキルアミンの混合物のうち少なくとも１種を含み得る。
【００２４】
特定の実施形態では、相乗剤構成成分（ｉ）及び構成成分（ｉｉ）のアミンは、異なっている。これらの実施形態では、構成成分（ｉ）と構成成分（ｉｉ）の間でその場でトランス塩化（ｔｒａｎｓｓａｌｉｎｉｚａｔｉｏｎ）（すなわち、イオン交換）が起こり得る。
【００２５】
特定の実施形態では、相乗剤構成成分（ｉ）：構成成分（ｉｉ）の重量比は、約９５：５〜約５：９５又は任意選択で、約９０：１０〜約１０：９０又はさらに任意選択で、約８０：２０〜約３０：７０又はさらに任意選択で、約７０：３０〜約５０：５０又はさらに任意選択で、約６５：３５〜約５５：４５である。
【００２６】
粘土鉱物材料を処理するために使用してもよい相乗剤の量は、１００グラムの乾燥鉱物粘土又は鉱物粘土混合物に基づいて、約２〜約３０グラム、任意選択で、約４〜約３０グラム、さらに任意選択で、約５〜約１５グラム、特定の実施形態では、約７．５〜約１２．５グラムの範囲であり得る。
【００２７】
いくつかの実施形態では、相乗剤は、少なくとも１種のさらなる材料（担体及び／又は溶媒など）をさらに含む液体配合物において使用される。少なくとも１種のさらなる材料は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、芳香脂肪族炭化水素、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、芳香脂肪族アルコール、グリコール、グリコールエーテル又はアルキレンカーボネートのうち少なくとも１種を含み得る。特定の実施形態では、炭化水素（複数可）は、ディーゼル油、鉱油又は合成オイルのうち少なくとも１種を含み得る。特定の実施形態では、アルコール（複数可）は、少なくとも１種のアルカノール、例えば、エタノールを含み得る。特定の実施形態では、アルキレンカーボネート（複数可）は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート又はグリセリンカーボネートのうち少なくとも１種を含み得る。
【００２８】
本有機化クレイ組成物は、スメクタイト粘土、ホルマイト粘土、任意選択で、セピオライト、アタパルジャイト（パリゴルスカイトとしても知られる）又はセピオライト及びアタパルジャイト（パリゴルスカイト）の混合物、ホルマイト粘土及びスメクタイト粘土の混合物、任意選択で、セピオライト及び／又はアタパルジャイト及びスメクタイト粘土の混合物、イライト、バーミキュライト又はゼオライト又はそれらの混合物のうち少なくとも１種を含み得る鉱物粘土（天然又は合成）から導かれる。スメクタイト粘土は、ヘクトライト、モンモリロナイト、ベントナイト、バイデル石、サポナイト、ステベンス石、フラー土又はそれらの混合物から選択され得る。いくつかの実施形態では、スメクタイト粘土は、膨潤ベントナイトなどのベントナイトを含む。
【００２９】
制限されない例示によって、有機化クレイは、実質的に単一粘土形態又は粘土形態の混合物、例えば、実質的にベントナイト又はモンモリロナイト、実質的にヘクトライト、実質的にセピオライト又はアタパルジャイト、セピオライト又はアタパルジャイト及びベントナイトの混合物、セピオライト又はアタパルジャイト及びモンモリロナイトの混合物、セピオライト又はアタパルジャイト及びヘクトライトの混合物、セピオライト又はアタパルジャイト及びサポナイトの混合物などを含む鉱物粘土から導くことができる。「実質的に」とは、鉱物粘土は、粘土形態の意図された混合物ではないが、天然に存在する不純物としてその他の粘土形態を含有し得るということを意味する。一実施形態によれば、「実質的に」とは、鉱物粘土の総重量に基づいて、５０重量％超、特に、７５重量％超、さらにより詳しくは、８５重量％超を意味する。
【００３０】
本有機化クレイ組成物を形成するために鉱物粘土又は鉱物粘土混合物を処理するために使用される有機第四級アンモニウム又はホスホニウム化合物は、アルキル、アルケニル、アリール、アラルキル、アルキルアリール、アルコキシル化又は窒素若しくはリン含有複素環、第四級アンモニウム又はホスホニウム化合物若しくはその塩若しくは前駆体又はそれらの組合せのうち少なくとも１種を含み得る。本開示の目的上、第四級ホスホニウムをベースとする化合物又は塩は、第四級アンモニウム化合物の定義内として定義される。
【００３１】
アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム化合物は、下記式（ＩＩ）を有する塩を含み得る。
【００３２】
【化２】
2019527662.tif 000003
［式中、Ｎは、窒素であり、Ｘ−は、塩化物、メチル硫酸、酢酸、ヨウ化物、臭化物、硝酸、水酸化物、リン酸、メトキシ硫酸及びそれらの混合物などのうち少なくとも１種などのアニオンを含み、Ｒ５は、直鎖又は分岐、飽和又は不飽和脂肪族（すなわち、アルキル、アルケニル又はアルキニル）で、８〜３０個の炭素原子を有する炭化水素基を含み、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、ａ）１〜約３０個の炭素原子を有する直鎖又は分岐、飽和又は不飽和脂肪族炭化水素、ｂ）反応性不飽和を有し、２〜約３０個の炭素原子を有するアリル、ビニル又はその他のアルケニル又はアルキニル基、ｃ）水素及びｄ）フェニル、フェニル置換部分、ベンジル及び置換ベンジル部分などのアリール、アラルキル又はアルキルアリールから独立に選択される］
【００３３】
特定の実施形態では、Ｒ５は、Ｃ１２〜Ｃ２２の直鎖又は分岐飽和アルキル基を、その他の実施形態では、Ｃ１４〜Ｃ２２の直鎖又は分岐飽和アルキル基を含む場合があり、さらなる実施形態では、Ｒ５は、Ｃ１６〜Ｃ１８の直鎖又は分岐飽和アルキル基を含み得る。特定の実施形態では、Ｒ５並びにＲ６、Ｒ７及びＲ８のうち１つは、Ｃ１４〜Ｃ２２のアルキル基であり得、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８のうち２つは、メチル基であり得る。いくつかの実施形態では、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩は、約８〜約３０個の炭素原子を有する少なくとも１つの、任意選択で２つ又は３つの炭化水素鎖及びメチル基を含有する。
【００３４】
その他の実施形態では、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム化合物は、下記式（ＩＩａ）を有する塩を含み得る。
【００３５】
【化３】
2019527662.tif 000004
［式中、Ｎは、窒素であり、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、置換基のうち少なくとも１つは、直鎖又は分岐不飽和アルキル基であるという条件で、（ａ）１〜２２個の炭素原子を有する直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル基、（ｂ）ベンジル及び置換ベンジル部分であるアラルキル基、（ｃ）アリール基、（ｄ）６個以下の炭素原子を有するβ、γ不飽和基又は２〜６個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基並びに（ｅ）水素からなる群から独立に選択され、Ｘは、塩アニオンである］
【００３６】
いくつかの実施形態では、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩は、１〜２２個の炭素原子の同一又は異なる直鎖及び／又は分岐鎖飽和及び／又は不飽和アルキル基及び複合体を含有する。アニオンＸ又は対イオン部分は、塩化物、メチル硫酸、酢酸、ヨウ化物、臭化物、硝酸、水酸化物、リン酸、メトキシ硫酸又はそれらの混合物のうち少なくとも１つであり得る。
【００３７】
アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩は、ジメチルビス［脂肪アルキル］アンモニウム第四級塩、メチルトリス［脂肪アルキル］アンモニウム第四級塩、ジメチルジ（Ｃ１４〜１８アルキル）アンモニウム塩、メチルベンジルジ（Ｃ１４〜１８アルキル）アンモニウム塩、ジメチルベンジルＣ１４〜１８−アルキルアンモニウム塩、ジメチルＣ１４〜１８−アルキル２−エチルヘキシルアンモニウム塩、ジメチルビス［水素付加獣脂］アンモニウム塩（２Ｍ２ＨＴ）、メチルトリス［水素付加獣脂アルキル］塩（Ｍ３ＨＴ）ジステアリルジメチルアンモニウム塩、メチルベンジルジ（水素付加獣脂）アンモニウム塩、ジメチルベンジル水素付加獣脂アンモニウム塩、トリメチル（Ｃ１４〜Ｃ１８アルキル）アンモニウム塩、トリメチルココアルキルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、ジメチルベンジルココアルキルアンモニウム塩、オレイルトリメチルアンモニウム塩、ダイズアルキルトリメチルアンモニウム塩、ジエタノールジメチルアンモニウム塩のジアルキルエステル、イミダゾリウム第四級塩（ｉｍｉｄｚａｏｌｉｕｍｑｕａｔ  ｓａｌｔ）、トリエタノールメチルアンモニウム塩のジアルキルエステル、トリエタノールメチルアンモニウム塩のトリアルキルエステル、ジメチル水素付加獣脂−２−エチルヘキシルアンモニウム塩、トリメチルオクタデシルアンモニウム塩、メチルベンジルジココアンモニウム塩、メチル三水素付加獣脂アンモニウム塩、ベンジルジメチル水素付加獣脂アンモニウム塩、トリメチル水素付加獣脂アンモニウム塩、メチルビス（２−ヒドロキシエチル［ココアルキル］）アンモニウム塩、分岐第四級アンモニウム塩、トリメチル−アルキル−アンモニウム塩及びそれらの混合物から選択され得る。塩の対アニオンは、塩化物、硫酸、カーボネート、メチル硫酸、臭化物、ヨウ化物、酢酸、硝酸、水酸化物、リン酸、メトキシ硫酸又はそれらの混合物などのアニオンであり得る。
【００３８】
アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム化合物は、ジメチルビス［脂肪アルキル］アンモニウム、メチルトリス［脂肪アルキル］アンモニウム第四級塩又はそれらの混合物であり得る。本有機化クレイ組成物を作製するために使用されるアルキル又はアルケニル第四級アンモニウム化合物の例示的例として、それだけには限らないが、ジメチルビス［水素付加  獣脂］塩化アンモニウム（２Ｍ２ＨＴ）、メチルトリス［水素付加獣脂アルキル］塩化アンモニウム（Ｍ３ＨＴ）、ジメチルベンジル水素付加獣脂塩化アンモニウム及びメチルベンジルビス［水素付加獣脂］塩化アンモニウム及びこれらの化合物のうち１種又は複数を含む混合物が挙げられる。一実施形態では、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム化合物は、ジメチルビス［水素付加獣脂］塩化アンモニウム（２Ｍ２ＨＴ）である、又は含む。
【００３９】
特定の実施形態では、有機第四級アンモニウム化合物は、下記式（ＩＩＩ）を有するアルコキシル化第四級アンモニウム塩を含み得る。
【００４０】
【化４】
2019527662.tif 000005
［式中、Ｎは、窒素であり、Ｘ−は、塩化物、メチル硫酸、酢酸、ヨウ化物、臭化物、硝酸、水酸化物、リン酸、メトキシ硫酸又はそれらの混合物のうち少なくとも１つなどのアニオンを含み、Ｒ１は、Ｃ１２〜Ｃ３０の直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル又はアルケニル基又は８〜３０個の炭素原子を有するアルキル−エステル基を含み、Ｒ２は、Ｈ−又はＣ１〜Ｃ３０の直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル又はアルケニル基を含み、Ｒ３は、Ｈ−、Ｃ１〜Ｃ４の直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル又はアルケニル基又はＲ４を含み、Ｒ４は、−（ＣＲ９Ｒ１０−ＣＲ１１Ｒ１２Ｏ）ｙＨ又は（ＣＲ９Ｒ１０−ＣＲ１１Ｒ１２−ＣＲ１３Ｒ１４Ｏ）ｙＨを含み、ここで、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は独立に、Ｈ−、ＣＨ３−及びＣＨ３ＣＨ２−からなる群から選択され、ｙは、平均で４〜約２０、その他の実施形態では、約１０〜約２０、さらなる実施形態では、４〜約１５である］
【００４１】
特定の実施形態では、Ｒ１はＣ１２〜Ｃ２２、その他の実施形態ではＣ１４〜Ｃ２２、さらなる実施形態ではＣ１６〜Ｃ１８の直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル又はアルケニル基を含んでもよく、さらにその他の実施形態では、Ｒ１は、Ｃ１６〜Ｃ１８の直鎖飽和アルキル基を含み得る。特定の実施形態では、Ｒ２は、Ｈ−、メチル又はＣ１６〜Ｃ１８の直鎖飽和アルキル基を、さらなる実施形態では、メチル基を含み得る。
【００４２】
その他の実施形態では、Ｒ１は、Ｃ１６〜Ｃ１８の直鎖飽和アルキル基を含み得、Ｒ２は、メチル基を含み得、Ｒ３及びＲ４は、（ＣＲ９Ｒ１０−ＣＲ１１Ｒ１２Ｏ）ｙＨであり、ここで、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１及びＲ１２は独立に、Ｈ−、ＣＨ３−及びＣＨ３ＣＨ２−からなる群から選択され、ｙは、平均で４〜１５である。１つのこのような実施形態では、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１及びＲ１２は、Ｈであり、ｙは、平均で約７．５である。
【００４３】
適したアルコキシル化第四級アンモニウム塩化合物の例示的例として、例えば、メチルビス（ポリオキシエチレン［１５］）ココアルキル第四級アンモニウム塩、メチルビス（ポリオキシエチレン［１５］）オレイル第四級アンモニウム塩及びメチルビス（ポリオキシエチレン［１５］）オクタデシル第四級アンモニウム塩のうち少なくとも１種が挙げられ、ここで、括弧中の数字は、エチレンオキシド単位の総数を指す。特定の実施形態では、塩は塩化物である。一実施形態では、アルコキシル化第四級アンモニウム塩は、オクタデシルメチル［ポリオキシエチレン（１５）］第四級アンモニウム塩化物である。
【００４４】
その他の実施形態では、有機第四級アンモニウム化合物は、下記式（ＩＩＩａ）を有するアルコキシル化第四級アンモニウム塩を含む。
【００４５】
【化５】
2019527662.tif 000006
［式中、Ｎは、窒素であり、Ｒ１及びＲ２は、同様又は異なっており、Ｃ１〜Ｃ８のアルキル、ベンジル及び２−ヒドロキシエチル基からなる群から選択され、Ｒ３は、Ｃ１〜Ｃ８のアルキル、ベンジル又は２−ヒドロキシエチル基又はプロピレンオキシド、ブチレンオキシド及びそれらの混合物からなる群から選択される、０〜１０モルのエチレンオキシド部分及び３〜１５モルのアルキレンオキシド部分を含有するアルコキシル化鎖であり、Ｒ４は、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド及びそれらの混合物からなる群から選択される０〜１０モルのエチレンオキシド部分及び３〜１５モルのアルキレンオキシド部分を含有するアルコキシル化鎖であり、Ｘは、塩化物、メチル硫酸、酢酸、ヨウ化物、臭化物、硝酸、水酸化物、リン酸、メトキシ硫酸又はそれらの混合物のうち少なくとも１つなどの塩アニオンである］
【００４６】
一実施形態では、アルコキシル化第四級アンモニウム化合物は、オクチルデシルメチル（ポリオキシエチレン［１５］）第四級アンモニウム塩化物（Ｃ１８ＥＯ１５）であり、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム化合物は、ジメチルビス［水素付加獣脂］塩化アンモニウム（２Ｍ２ＨＴ）である。
【００４７】
アルコキシル化第四級アンモニウム塩は、アルキル又はアルケニル基を含有し得るが、本明細書において指される場合には、「アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩」は、アルコキシル化第四級アンモニウム塩ではない。
【００４８】
第四級アンモニウム化合物を作製するために使用される生材料は、獣脂、ダイズ、ココナッツ及びパームオイルなどの天然オイルから導くことができる。上記の式中の有用な脂肪族基は、コーンオイル、ココナッツオイル、ダイズオイル、綿実油、ヒマシ油などといった種々の植物油並びに種々の動物油又は脂肪を含むその他の天然に存在するオイルから導くことができる。脂肪族基は、同様に石油化学処理によって、例えば、アルファオレフィンから導くことができる。有用な分岐飽和ラジカルの代表例は、１２−メチルステアリル及び１２−エチルステアリルを含んでいた。特定の実施形態では、同様の官能基を有するアミン前駆体を、アミンを粘土に添加する前又は後に、それを第四級化合物にその場で変換することによって使用できる。
【００４９】
特定の実施形態では、ホスホニウムカチオンは、構造Ｒ１Ｐ＋（Ｒ２）３（式中、Ｒ１は、Ｃ８〜Ｃ２４のアルキル又はアリールアルキル基であり、各Ｒ２は、同一であっても異なっていてもよく、アリール、アリールアルキル又はＣ１〜Ｃ６のアルキル基である）を有し得る。１つのＲ２は、アルケニル、アルキニル又はその一置換誘導体を含み得る。対イオン又はアニオンは、プロトン酸から導くことができ、このようなアニオンは、例示目的で、制限するものではないが、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硫酸、メトキシ硫酸、スルホン酸、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン又は酢酸などのカルボン酸であり得る。ホスホニウムカチオンは、ホスフィンから導くことができる。
【００５０】
特定の実施形態では、粘土と反応される第四級アンモニウム化合物を提供する有機カチオンの量は、ベースフィロケイ酸塩粘土鉱物のカチオン交換能の適当なパーセンテージとして算出され得る。例えば、粘土サンプルのカチオン交換能（ＣＥＣ）によって除され、１００が乗じられた１００グラムの粘土と反応される第四級アンモニウム化合物（複数可）のミリ当量（ミリ当量比又はＭＥＲとして知られる）は、ＣＥＣのＭＥＲパーセントとして表され得る。粘土のカチオン交換能（ＣＥＣ）は、当技術分野で公知である標準解析技術を使用して決定され得る。一実施形態では、ＣＥＣは、メチレンブルーを使用して決定され得る、すなわち、ＣＥＣは、メチレンブルー交換能と等しい。メチレンブルー交換能を決定するための適した方法は、ＵＳ９，６３７，６１４Ｂ、２２段、１４行〜２３段、２５行に記載されている。
【００５１】
特定の実施形態では、添加される有機カチオンの総量は、ベース鉱物（鉱物粘土又は粘土混合物）のＣＥＣの７５％〜２３０％である。
【００５２】
特定の実施形態では、種々の有機カチオンのブレンドは、ベース鉱物のＣＥＣの７５％〜２３０％の総量で添加される。
【００５３】
特定の実施形態では、種々の有機カチオンのブレンドは、ベース鉱物のＣＥＣの７５％〜２３０％の総量で添加されるが、個々の有機カチオン化合物は各々、ＣＥＣの７５％〜２３０％の量で添加され得、有機化合物の残部は、ベース鉱物のＣＥＣの最大２３０％になる。
【００５４】
特定の実施形態では、カチオン性第四級アンモニウム化合物（複数可）の量は、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約８０〜約１６０％及びアルコキシル化第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約０〜約７０％であり得る。その他の実施形態では、カチオン性第四級アンモニウム化合物（複数可）の量は、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約１００〜約１５０％及びアルコキシル化第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約１３〜約６２％であり得る。いくつかの実施形態では、カチオン性第四級アンモニウム化合物（複数可）の量は、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの約１１０〜約１４０％及びアルコキシル化第四級アンモニウム塩についてＣＥＣ約１９〜約５３％であり得る。
【００５５】
特定の実施形態では、鉱物粘土又は粘土混合物は、１００ｇの鉱物粘土又は粘土混合物あたり約１５〜約１６０ミリ当量の、その他の実施形態では、約４０〜約１４０ミリ当量の、さらにその他の実施形態では、約７０〜約１２０ミリ当量の有機第四級アンモニウ塩を用いて処理される。
【００５６】
特定の実施形態では、主な無機構成成分が、セピオライト、パリゴルスカイト又はアタパルジャイトなどのホルマイト粘土である場合には、１００ｇあたり約１５〜１００ミリ当量の第四級アンモニウム塩が添加される。主な無機構成成分が、ヘクトライト、モンモリロナイト、ベントナイトなどのスメクタイト粘土である場合には、１００ｇあたり約５０〜１５０ミリ当量の第四級アンモニウム塩が添加される。
【００５７】
粘土（複数可）に添加される有機第四級アンモニウム化合物の量は、粘土（複数可）に所望の特徴を提供するのに十分でなくてはならない。このような特徴として、有機化クレイの高温下での安定性及び処理可能性が挙げられる。
【００５８】
アルキル又はアルケニル（アリール基を含む）にとって有用な化合物、第四級アンモニウム化合物及び／又はアルコキシル化第四級アンモニウム化合物及び／又は同様の官能基を有するアミン化合物は、Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ、ＣＥＣＡ（Ａｒｋｅｍａグループの子会社）、Ｅｖｏｎｉｋ、Ｓｏｌｖａｙ、Ｓｔｅｐａｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ及び日本のＫＡＯ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙなどの会社によって製造されている。また、有用な市販の製品は、２種以上の第四級アンモニウム化合物のブレンドを含有する予混合有機カチオン流体である。
【００５９】
さらに、有機塩基の調製は、当技術分野で周知の技術によって達成できる。
【００６０】
また、炭化水素ベースの又は逆エマルジョン掘削流体ベースの組成物及び上記の本有機化クレイ組成物を含む掘削流体が提供される。特定の実施形態では、掘削流体は、オイルベースの又は逆エマルジョン掘削流体ベース組成物を含み、これでは、連続相は、炭化水素ベースである。ベース流体は、ディーゼル油、鉱油、ミネラルシールオイル、灯油、燃料油、ホワイトオイル、粗製油、合成オイル、天然オイル、アルファオレフィン、ポリアルファオレフィン、直鎖アルファオレフィン、内部オレフィン、直鎖パラフィン、直鎖アルキルベンゼン及び生分解性オイルのうち少なくとも１種を含み得る。
【００６１】
掘削流体のベース流体（連続相)は、石油、例えば、ディーゼル油、ミネラルシールオイル、灯油、燃料油、ホワイトオイル、粗製油などから導くことができる。特定の例として、ナンバー2ディーゼル油及び鉱油が挙げられる。ベース流体はまた、合成的に導くことができる、例えば、オレフィン(例えば、アルファ又は内部)又はフィッシャー・トロプシュプロセスなどのガス・ツー・リキッド法から導かれた流体。ベース流体は、植物油、キャノーラ油、パームオイル又はココナッツオイルなどの天然オイルをさらに含み得る。特定の技術仕様及び／又は環境仕様を満たすために、これらのベース流体のいずれかのうち２種以上の組合せを使用してもよい。
【００６２】
掘削流体において利用される場合には、本有機化クレイとともに利用されるオイル媒体は、環境的に良性であるものであり得、これは、オイルが妥当な時間の経過をかけて、地中で比較的無害な生成物に生分解するものであることを意味する。
【００６３】
この種のオイルは、掘削流体における使用及び同様の適用にとって周知であり、一般に、水素処理された軽質留分である。得られた生成物は、鉱物、任意の量であっても芳香族構成成分を、及び大部分は単鎖炭化水素を含有する。Ｃａｌｕｍｅｔ  Ｐｅｎｒｉｃｏ，ＬＬＣのＬＶＴ（登録商標）オイル及びＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌの低毒性掘削泥水オイル（Ｌｏｗ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ  Ｍｕｄ  Ｏｉｌ）例えば、ＥＳＣＡＩＤ（商標）流体をベースとするものが、このような製品の市販の例である。ＩＮＥＯＳ  ＵＳＡ，  ＬＬＣによるＡＭＯＤＲＩＬＬ（登録商標）オレフィン流体並びにＳａｓｏｌ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ、ＩｎｃのＯＤＣ（登録商標）高純度炭化水素などの、アルファ又は内部オレフィンなどをベースとする合成された生分解性オイルも、本使用のために許容される。
【００６４】
掘削流体において水が使用される場合には、量は、小さいものであり得る。水が掘削流体の構成成分として意図的に含まれる場合には、流体は、逆エマルジョンとして知られることがある。オイルベースの逆エマルジョン掘削流体は、通常、約９５／５〜約４０／６０の油／水比（ＯＷＲ）を用い、水性内相として水を用いて配合され、通常、約７５／２５ＯＷＲは、７５容量パーセントがオイルであり、２５容量パーセントが水である２構成成分を意味する。水性内相の水は、通常、浸透圧的シェール安定性のために塩化カルシウムなどの塩を提供するブラインの形態であり得る。
【００６５】
掘削流体の特性及び組成（複数可）は、必要とされる及び／又は所望の特性並びに達成されるべき結果に基づいて複雑で可変であり得る。掘削流体の最も重要な必要条件のいくつかは、それらが熱的に安定であり、掘削条件下で適当なレオロジー制御を提供するということである。これらの特性は、掘削流体中に本有機化クレイを含めることによって少なくとも幾分かは制御できる。有機化クレイは、それだけには限らないが、増粘、ゲル化、懸濁、裸孔洗浄などを含む以下の特性のうち１つ又は複数を掘削流体に付与し得る。
【００６６】
本有機化クレイ組成物（複数可）（有機化クレイレオロジー的添加剤）は、少なくとも幾分かは、粘度及び掘削流体などの非水系の系に対する沈降防止特性を調節する。有機化クレイを掘削流体中に組み込むことによって、掘削流体に剪断減粘性特性が付与され、そのため、掘削流体は高剪断速度でより低い粘度を示すであろう。
【００６７】
有機化クレイはまた、掘削流体にゲル強度を付与し、そのため、掘削流体は、低い又はゼロせん断力のゲルと同様に挙動し、これによって、掘削流体が、静止条件下で掘りくず及び／又は増量剤（以下に記載される）を懸濁することが可能となる。静止条件は、ドリルシャフト若しくはパイプへ接続すること又はツールを変更することなどのその他の掘削又はリグ操作が実施されることを可能にするために、掘削流体がポンプで送られないときに起こる。有機化クレイは、流体を流れ始めさせるのに必要な応力（力）の量である掘削流体の降伏点に影響を及ぼす。
【００６８】
掘削流体は、泥水重量、油水比、流体の種類などを含む特定の配合を考慮して、特定の実施形態では、約２．８５〜約８５．５９ｋｇ／ｍ３（１バレルあたり１〜約３０ポンド）（「ｐｐｂ」又は「ｌｂ／ｂｂｌ」）、その他の実施形態では、約２．８５〜約４２．８０ｋｇ／ｍ３（約１〜約１５ｌｂ／バレル）、いくつかの実施形態では、約８．５６〜約２８．５３ｋｇ／ｍ３（約３〜約１０ｌｂ／バレル）、その他の実施形態では、約８．５６〜約２２．８２ｋｇ／ｍ３（約３〜約８ｌｂ／バレル）の本明細書において記載される本有機化クレイ組成物を含有し得る。本明細書において、用語「バレル」とは、油田の慣行で標準である用量を指し、４２米国ガロンを含有する。特定の実施形態では、有機化クレイ（複数可）は、約０．３９１〜約１．７０９ｋｇ／ｍ２（１００平方フィートあたり８〜約３５ポンド）の降伏点を達成するのに有効な量で掘削流体に添加される。必要な又は所望の粘度調節、懸濁又は穴洗浄の程度は、当業者に周知であるように粘土濃度に影響を与える。
【００６９】
掘削流体はまた、特定の所望の適用特性を提供するために、油性又は逆エマルジョン掘削流体において通常使用されるいくつかの従来の添加剤も含有し得る。
【００７０】
本主題に関連するガス井又は油井を掘削するための掘削流体は、以下のうちいくつか又はすべてを含み得る：上記で論じられるようなベース流体、本有機化クレイ組成物、水及び／又はブラインなどの少なくとも１種のチキソトロピー剤、少なくとも１種の乳化剤、任意選択で少なくとも１種の湿潤剤、任意選択で掘削流体にアルカリ度を付与する少なくとも１種の材料、任意選択で少なくとも１種の増量材料及び／又はレオロジー改質剤などの少なくとも１種の添加剤。
【００７１】
特定の実施形態では、掘削流体は、本有機化クレイ組成物に加えて、乳化剤、任意選択で一次及び二次乳化剤、湿潤剤、酸性ガススカベンジャー、増量剤、流体喪失制御添加剤、架橋剤、アルカリ度制御剤、アルカリ度を付与する材料、非粘土レオロジー的添加剤及び／又は腐食抑制剤のうち少なくとも１種を含む。
【００７２】
水溶性塩が、掘削流体に添加されてもよく、任意選択で、水溶液中に、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、塩化カルシウムなどといった、アルカリ又はアルカリ土類金属の少なくとも１種のハロゲン化物を含むブライン塩を含み得る。ブライン及び海水を形成することも使用され得る。掘削条件に従い、必要に応じて配合物の浸透圧を制御するために塩を添加してもよい。あるいは又はさらに、グリコール、グリセロールなどといったその他の吸湿性材料を、水溶性塩と同様に水溶液中で使用してもよい。
【００７３】
乳化剤（単数又は複数）系（一次及び二次乳化剤など）は、逆エマルジョンを形成又は安定化し得る、及び／又は固体のための湿潤剤としてさらに役立ち得る。水相を乳化するため及び固相（複数可）の湿潤剤としての両方で、掘削流体中に界面活性剤を使用してもよく、脂肪酸のアルカリ及びアルカリ土類金属塩、脂肪酸誘導体、樹脂酸、トール油酸又はアルキル芳香族スルホネート、芳香族アルキルスルホネート、長鎖スルフェート、酸化タールオイル、カルボキシル化２−アルキルイミダゾリン、イミダゾリン塩、アミドアミン、アミドイミドアミン、アルコキシフェノール、ポリアルコキシアルコール、アルキルフェノール、エーテルカルボキシレート、レシチン、高分子量アルコール、ポリマー界面活性剤などといった合成乳化剤を含み得る。
【００７４】
増量剤は、掘削流体密度／油井の穴の圧量などの静水圧のバランスをとり、又は調整して、地層から流体が裸孔に入るのを防ぐ。これらは、炭酸カルシウム、ケイ酸、粘土、バライト、鏡鉄鉱、鉄鉱石、菱鉄鉱、イルメナイト、方鉛鉱などといった材料を含み得る。特定の実施形態では、増量材料は、流動性を改善する及び／又は沈下を低減するために微粉にされ得る。
【００７５】
流体喪失防止添加剤及び架橋剤などのその他の添加剤を含めてもよい。石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）などの酸性ガススカベンジャーが掘削流体に添加されることが多く、掘削の間にいくつかの乳化剤又はＨ２Ｓなどのガスと反応し得る。
【００７６】
特定の実施形態では、掘削流体は、炭酸アルカリ、アルカリ酸化物又は水酸化アルカリのうち少なくとも１種などの、流体にアルカリ度を付与する少なくとも１種の材料を含有してもよく、任意選択で、アルカリ度を付与する少なくとも１種の材料は、石灰を含む。特定の実施形態では、アルカリ度を付与する少なくとも１種の材料は、掘削流体中に、少なくとも約０．７１ｋｇ／ｍ３（約０．２５ｌｂ／ｂｂｌ）、任意選択で約０．７１〜約２８．５３ｋｇ／ｍ３（約０．２５〜約１０ｌｂ／ｂｂｌ）の、さらに任意選択で約５．７１ｋｇ／ｍ３〜約２８．５３ｋｇ／ｍ３（約２〜約１０ｌｂ／ｂｂｌ）の量で存在し得る。
【００７７】
特定の実施形態では、逆エマルジョン掘削流体は、所望の個々の構成成分を混合して、掘削流体を作り上げることによって形成することができる。一次及び二次乳化剤並びに湿潤剤などの界面活性剤を、中程度に撹拌しながらベースオイル連続相に添加する。ブラインなどの水相を、アルカリ度制御剤及び酸性ガススカベンジャーと一緒にベースオイル／界面活性剤混合物に添加する。レオロジー的添加剤、流体喪失制御材料、増量剤及び腐食阻害化学物質も添加し、流体中の成分の均質な分散物を確実にするように十分に混合する。本有機化クレイレオロジー添加剤を、ベース流体への添加の前にその他の成分と予めブレンドしてもよい、又は自身によって添加してもよい。特定の実施形態では、有機化クレイをまずベース流体に添加し、次いで乳化剤、次いでブライン、次いでその他の添加剤を添加する。
【００７８】
本有機化クレイのさらなる使用
本有機化クレイ組成物を、中でも、有機グリース組成物、滑沢剤、金属加工流体、インク、オイル／溶媒ベースの塗料配合物、コーティング、シーラント及び接着材料、不飽和ポリエステル樹脂系、不飽和ポリエステル／スチレン樹脂系、ビニルエステル系、アクリル樹脂、エポキシ樹脂系、ポリウレタン樹脂系、ナノ複合材料、マスターゲル（ｍａｓｔｅｒｇｅｌｓ）、モールディングコンパウンド、化粧品、洗浄剤、パーソナルケア配合物及びホームケア配合物などの非水性液体組成物中でチキソトロープとして使用してもよい。
【００７９】
本有機化クレイ組成物は、有機化クレイ及び少なくとも１種のさらなる化学成分を含有するさまざまな液体有機組成物において使用され得る。この関連において「液体組成物」とは、使用され、本有機化クレイが補給される温度で液体状態である組成物である。通常、液体有機組成物は、４０℃未満の温度で液体であり、多数の実施形態では、それらは２５℃で液体である。「液体有機組成物」は、本有機化クレイ及び少なくとも１種のさらなる有機化学成分を含有する液体組成物である。このような有機実体は、例えば、化合物又はポリマー又はそれら及び互いの混合物であり得る。例えば、液体有機組成物中に同様に含有され得る充填剤及び顔料のような非可溶性成分に加えて、本有機化クレイとは異なる有機構成成分は、少なくとも５０重量％の量で、任意選択で、６０重量％の量で、さらに任意選択で７０重量％以上の量で含有され得る。
【００８０】
液体有機組成物の例として、それだけには限らないが、オイル掘削流体及びガス掘削流体、グリース又は破砕流体などのその他の油田及びガス田流体に加えて、滑沢剤、金属加工流体、インク、塗料、コーティング材料、シーラント、接着剤、ナノ複合材料のような複合材料及びモールディングコンパウンド又は有機化クレイに加えて、１種若しくは複数の有機溶媒のみを含有する簡単に液体有機組成物が挙げられる。
【００８１】
このような液体有機組成物は、本有機化クレイ組成物を通常、液体有機組成物の総重量に基づいて０．１〜１０重量％、任意選択で０．１〜８重量％、さらに任意選択で０．５〜５重量％の量で含有する。
【００８２】
一実施形態では、本有機化クレイ組成物を含む非水性流体中の親水性ポリマースラリーが提供され、任意選択で、有機化クレイ組成物は、約０．１〜約１０重量％のスラリーを、任意選択で、約０．２〜約４重量％を含む。
【００８３】
特定の実施形態では、本有機化クレイは、例えば、コーティング、接着剤、シーラント、モールディングコンパウンド及び複合材料などの、少なくとも１種の不飽和ポリエステルを含む組成物中に組み込まれ得る。このような不飽和ポリエステル組成物は、エチレン性不飽和モノマーを含有し得る。
【００８４】
用語「不飽和ポリエステル」は、不飽和ポリエステル（ＵＰ）及び不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ樹脂）の当業者の理解に一致して使用される。したがって、用語「不飽和ポリエステル樹脂」は、ポリエステルを含む反応樹脂であると理解され、ポリエステルを形成する構成成分のうち少なくとも１種、すなわち、通常、多価アルコール及び多価カルボン酸並びに／又はジオールは、エチレン性不飽和であり、単量体重合可能化合物と共重合可能である。言い換えれば、「不飽和ポリエステル」は、エチレン性不飽和モノマーと反応する傾向がある１つ又は複数のエチレン性不飽和炭素−炭素二重結合を含有する。少なくとも１種の不飽和ポリエステルを、架橋剤として働く少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーとブレンドしてもよい。硬化反応は、少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーの、不飽和ポリエステルの二重結合との共重合である。
【００８５】
不飽和ポリエステルの合成において不飽和ジカルボン酸が使用されるだけでなく、架橋生成物の特性を目的に合わせるために、フタル酸及びその無水物などの脂肪族又は脂環式ジカルボン酸及び／又は芳香族ジカルボン酸も使用される。
【００８６】
不飽和ポリエステルとともに使用されるエチレン性不飽和モノマーは、モノマーの非末端領域中にビニル基、アリル基、アクリレート基、メタクリレート基又は炭素−炭素二重結合を有するものを含み得る。このようなエチレン性不飽和モノマーは、スチレン、アルファ−メチルスチレン、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ビニル酢酸、ジビニルベンゼン、フタル酸ジアリル、シアヌル酸トリアリル及びリン酸トリアリルの群から選択され得る。
【００８７】
本有機化クレイは、コーティング、接着剤又はシーラント組成物中で、最終組成物が、適用を可能にするが、材料からの排水を防ぐ、又は配合物が適用される使用準備のできた表面からの材料の沈下を防ぐ流動曲線を有するような量で使用され得る。
【００８８】
特定の実施形態では、本有機化クレイは、エポキシ樹脂溶液中に撹拌され、分散され得、高度に満足のいくゲル化特性を提供する。一般的に使用されるエポキシ樹脂は、反応性フェノール、アルコール、酸及び／又はアミンを、エピクロロヒドリンと反応させることによって形成される。エピクロロヒドリンの反応によってエポキシ樹脂を形成する反応性ベース実体の数は、ほとんど制限がなく、多数の技術的に重要な樹脂をもたらす。一般に、オキシラン環は、エポキシ樹脂中にグリシジル基の形態で存在する。不飽和脂肪族及び脂環式化合物は、例えば、過酢酸を用いてエポキシ化され得る。
【００８９】
本有機化クレイはまた、従来法によるナノ複合材料の調製において、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアクリルアミドなどといった多種多様な重合可能なポリマーとともに使用され得る。ナノ複合材料などの複合材料において使用される場合には、本有機化クレイは、複合材料の機械的特性並びにすべてが高度に有意な特質である引張強さ、引張係数及び屈曲係数に関してを含むその他の特性において予期しない改善をもたらす。
【００９０】
実施形態を上記の説明及び先行する例を詳細に記載したが、これらの例は、単に例示目的であって、当業者によって、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく変法及び改変を行うことができると理解される。上記の実施形態は選択的であるだけでなく、組み合わせることができると理解されなくてはならない。
【００９１】
以下の実施例は、特に、油性掘削流体の一次増粘剤（ｖｉｓｃｏｓｉｆｉｅｒ）として、及び水圧破砕流体において使用される、溶媒ベースのポリマー懸濁液において懸濁助剤として使用されるような単に本有機化クレイをさらに例示するために示される。例示的例は、何らかの方法で主題を制限すると解釈されてはならない。
【実施例】
【００９２】
有機化クレイＡの調製
有機化クレイＡ（Ａ−１からＡ−１４）のサンプルを、有機（アルキル）第四級アンモニウム塩及び相乗剤溶液Ａを用い、当技術分野で周知の標準有機化クレイ調製技術を使用して作製した。比較サンプル（Ａ−１５）は、相乗剤を含まなかった。第１に、精製されたＭＧ剪断されたスメクタイト（モンモリロナイト）スラリーの算出された量を秤量し、乾燥粘土重量に基づいて６０グラムのスメクタイトを達成するように混合容器に添加し、混合物を温度（約６０〜６５℃）にしながら混合を開始した。次いで、混合を２〜３分間継続しながら、相乗剤を各実施サンプルについて表２〜５及び７〜１０に示される量（担体／溶媒を含む）で添加した。次いで、各実施サンプルについて表２〜５及び７〜１０に示される量に基づいて、有機第四級アンモニウム（ＮＨ４＋）化合物を添加し、混合し、混合の間に少なくとも３回容器の側面をこそげ落としながら３０〜４５分間反応させた。次いで、サンプルを濾過し、６２．５℃の送風機オーブン中に一晩入れた。最後に、０．２篩を使用してＲｅｔｓｃｈミル中でサンプルを粉砕し、一晩再水和させ、その後、試験した。
【００９３】
実際には、相乗剤（粉末又は溶液）を添加する前又は後に、粘土スラリーに有機第四級アンモニウム化合物を添加してもよく、又はそれらを混合物として同時添加してもよい。実施例において粘土を処理するために使用される有機第四級アンモニウム化合物は、従来のアルキル  第四級アンモニウム塩、ジメチル二水素付加獣脂塩化アンモニウム（２Ｍ２ＨＴ）とした。
【００９４】
相乗剤溶液Ａは、担体／溶媒としてプロピレングリコールを有する溶液中で本相乗剤（添付の特許請求の範囲において定義されるような）の約６０重量パーセントからなっていた。相乗剤は、約４２〜約６０個の範囲の炭素原子を有する三量体酸のアミン塩及びトール油脂肪（モノカルボン）酸のアミン塩を含んでおり、アミンは、約１０〜約２４個の炭素原子を有する不飽和モノアミンを含んでいた。これらの実施例から得た結果は、相乗剤溶液Ａ型修飾有機化クレイ生成物は、高剪断粘度に対して最小の効果を有しながら、試験に使用される２種のオイルベースの泥水で低剪断粘度に対する相当な効果を有することを示した。
【００９５】
試験
実施例及び比較例（まとめて「サンプル」と呼ばれる）において同定される各有機化クレイサンプルを使用して、以下に記載される油性泥水（ＯＢＭ）掘削流体を調製した。これらのＯＢＭを、本明細書に記載されるように、参照により本明細書に組み込まれるＡＰＩ  ＲＰ  １３Ｂ−２、「Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｏｉｌ−ｂａｓｅｄ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ  Ｆｌｕｉｄｓ」、第５版に従って、調製し、試験した。ＯＢＭを混合した後、各実施例及び比較例（最初に及び６５．５℃及び１２１．１℃［１５０°Ｆ及び２５０°Ｆ］で老化させた後）を、ＯＦＩ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、Ｉｎｃ．製のモデル９００  粘度計（「粘度計」）のＴｈｅｒｍｏカップに入れ、４８．９℃（１２０°Ｆ）の標的温度が達成されるまで６００ｒｐｍで実施し、その後、各サンプルのレオロジープロフィールを得るために６００、３００、２００、１００、６及び３ｒｐｍで粘度計を使用してレオロジー特徴を測定した。粘度計の出力は、所与のｒｐｍでは「ダイアル目盛り」であり、これは、センチポアズに変換できるが、業界標準は、簡単にするためにダイアル目盛りを単に利用することであるということは留意される。
【００９６】
次いで、６００ｒｐｍでの測定値から３００ｒｐｍでの測定値を差し引くことによって、各サンプルの塑性粘度（「ＰＶ」）を算出した。３００ｒｐｍでの測定値からＰＶを差し引くことによって、各サンプルの降伏点（「ＹＰ」）も算出した。ゲル強度（「ＧＳ」）は、休息期間後に３ｒｐｍでとられる最大のふれ（ダイアル目盛り）である。ゲル強度は、１０秒及び１０分の休息後に各サンプルについて測定した。各サンプルの電気的安定性（「ＥＳ」）も、掘削流体サンプルにおいてアークを作製するためにどの程度の電流（ボルトで）が必要であるかを測定するＦＡＮＮ（登録商標）３２Ｅ電気的安定性テスター（Ｆａｎｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ、テキサス州、ヒューストンから入手可能）を使用して測定した。数字が高いほど掘削流体のより大きなエマルジョン安定性を示す。
【００９７】
有機化クレイＡ−１からＡ−１４及び比較有機化クレイＡ−１５を、表１に記載される組成及び混合時間に従って掘削流体番号１において試験した。比較例に使用された有機化クレイは、相乗剤を添加せずに作製した。
【００９８】
４２０ｍｌ容量の大きなバッチで複数の老化温度での試験の便宜のために例示されるオイルベースの泥水を調製した。参照のために標準３５０ｍｌ（「ｌａｂバレル」）単位の値が含まれる。
【００９９】
【表１】
2019527662.tif 000007
【０１００】
オーバーヘッドミキサーですべての構成成分（表１）を混合した後、次いで、サンプルを、６，０００ｒｐｍでＳｉｌｖｅｒｓｏｎミキサーで５分間剪断してエマルジョンを安定化させた。種々のＯＢＭサンプルの粘度を試験するために、Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎミキサーにおいて所望のサンプルを混合した後、サンプルをＴｈｅｒｍｏカップに移し、ＯＦＩＴＥ９００粘度計（直接指示粘度計）に置き、４８．９℃（１２０°Ｆ）に加熱した。加熱しながら、粘度計は６００ｒｐｍで混合していた。ひとたび、所望の温度が達成されると、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ及び３ｒｐｍでダイアル目盛りをとった。次いで、１０秒及び１０分でＧＳを測定した。
次いで、ＰＶ及びＹＰを、以下のとおりに算出した：
ＰＶ＝６００読み取り-３００読み取り
ＹＰ＝３００読み取り−ＰＶ
【０１０１】
ＥＳ値は、電気的安定性メーター（エマルジョン安定性テスターとしても知られる）を使用してとられた電気的安定性測定値である。ＥＳ値は、各サンプルの粘度測定後直ちに測定した。
【０１０２】
【表２】
2019527662.tif 000008
【０１０３】
サンプルＡ−３、Ａ−５、Ａ−７、Ａ−１２及びＡ−１４は、同量の第四級アンモニウム塩及び相乗剤Ａ処理を用いて作製した別個の有機化クレイ反復物とした。比較サンプルに対して、Ａ−１５、あらゆる相乗剤処理サンプルは、６ｒｐｍで対照よりも高い初期試験値及び初期降伏点を有していた。同じことが、１０秒及び１０分でのゲル強度（ＧＳ）値にも言える。これらの結果は、６ｒｐｍ及びＧＳ値は、相乗剤の量が増大するにつれ増大することを示す。第四級アンモニウム（ＮＨ４＋）化合物のＭＥＲ値の変化は、有機化クレイＡを含有する掘削流体の特性に対して最小の影響しか有していなかった。有機化クレイの相乗剤修飾は、望まれたように高剪断における大幅な増大を伴わない、より高い低剪断を提供した。
【０１０４】
ＡＨＲ−１５０及びＡＨＲ−２５０熱老化サンプルを得るために、ＯＢＭサンプルを混合容器に戻し、オーバーヘッドミキサーを用いて５分間混合し、次いで、別個の老化セル中に移した。１２１．１℃（２５０°Ｆ）の熱間圧延条件（ＡＨＲ−２５０）のために、サンプルを適当な老化セル中に入れ、老化セルに２０．７バール（３００ｐｓｉ）窒素圧力をかけて（３回かける；最初の２回の負荷後、放出及び３回目の後、保持）、オイルベースの泥水において水の揮発を防いだ。次いで、サンプルを、６５．５℃（１５０°Ｆ）（ＡＨＲ−１５０）又は１２１．１℃（２５０°Ｆ）（ＡＨＲ−２５０）のいずれかで、それぞれ１６時間熱間圧延した。
【０１０５】
熱間圧延後にサンプルを回収した後、セルを放冷し、必要に応じてセルからあらゆる圧力を放出するためにガス抜きした。サンプルをオーバーヘッドミキサーで５分間混合した。次いで、ＯＢＭサンプルをＴｈｅｒｍｏカップ中に移し、ＯＦＩＴＥ  ９００粘度計上に置き、６００ｒｐｍで混合しながら４８．９℃（１２０°Ｆ）に加熱した。ひとたび、所望の温度が達成されると、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ及び３ｒｐｍでダイアル目盛りをとった。次いで、１０秒及び１０分でＧＳを測定した。ＰＶ、ＹＰ及びＥＳを、上記のとおりに測定又は算出した。
【０１０６】
【表３】
2019527662.tif 000009
【０１０７】
【表４】
2019527662.tif 000010
【０１０８】
湿式処理された有機化クレイについて予測されたように、６５．５℃（１５０°Ｆ）での老化の際には、試験結果にほとんど変化がなかった。これらの表において実証されるように、掘削流体番号１、より高レベルの相乗剤Ａを有するサンプルは、より高い低剪断値及びゲル強度を有していた。
【０１０９】
より大きな熱安定性を実証するために、６５．５℃（１５０°Ｆ）及び１２１．１℃（２５０°Ｆ）で予め老化させたサンプルを組合せ、混合した。次いで、これらのサンプルを、１４８．９℃（３００°Ｆ）でさらに１６時間老化させ、ＡＨＲ−３００試験として以下に報告する。熱間圧延後にサンプルを回収した後、次いで、セルを放冷し、その後、圧力を放出するためにガス抜きした。サンプルをオーバーヘッドミキサーで５分間混合した。次いで、６００ｒｐｍで混合しながら、サンプルをＴｈｅｒｍｏカップ中に移し、ＯＦＩＴＥ９００粘度計に置き、４８．９℃（１２０°Ｆ）に加熱した。ひとたび、所望の温度が達成されると、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ及び３ｒｐｍでダイアル目盛りをとった。次いで、１０秒及び１０分でＧＳを測定した。ＰＶ、ＹＰ及びＥＳを、上記のとおりに測定又は算出した。
【０１１０】
【表５】
2019527662.tif 000011
【０１１１】
比較対照サンプル及び相乗剤Ａを用いて処理された有機化クレイは、１４８．９°Ｃ（３００°Ｆ）での老化後に変化をほとんど示さない。有機化クレイＡ−１〜Ａ−１４はやはり、これまでに見られたように対照（Ａ−１５）に対して高い低剪断値（６−ｒｐｍ読み取り）を示した。
【０１１２】
１０重量％の相乗剤Ａとともに、又は伴わずに９５ＭＥＲアルキル第四級アンモニウム化合物で処理された有機化クレイの最初の及び１２１．１℃（２５０°Ｆ）で１６時間の熱間圧延後の６ＲＰＭ反応（ディーゼルＯＢＭ）の比較を行うことができる。このＯＢＭ試験において、最初及びＡＨＲ−２５０の両方で、相乗剤Ａを有さないサンプルは、より低い６ｒｐｍ値を有する。１２１．１°Ｃ（２５０°Ｆ）での熱間圧延は、これらのサンプルに対して効果を有さず、これは、ＯＢＭ含有相乗剤処理有機化クレイＡの、その温度でのサンプル／ＯＢＭ安定性及びより大きな低剪断利点の維持を示した。
【０１１３】
有機化クレイＡサンプル、Ａ−１〜Ａ−１５を、表６に記載される組成及び混合時間に従って掘削流体番号２において試験した。有機化クレイＡサンプルをＡ’−１からＡ’−１５と呼んで、この掘削流体における試験結果を区別した。比較例のために使用された有機化クレイは、相乗剤を添加せずに作製した。
【０１１４】
【表６】
2019527662.tif 000012
【０１１５】
Ｃａｌｕｍｅｔ  Ｐｅｎｒｉｃｏ、ＬＬＣのＬＶＴ（登録商標）オイルは、掘削流体及び同様の適用において使用するための水素処理された軽質留分の市販例である。
【０１１６】
オーバーヘッドミキサーですべての構成成分（表１）を混合した後、次いで、サンプルを、６，０００ｒｐｍでＳｉｌｖｅｒｓｏｎミキサーで５分間剪断してエマルジョンを安定化した。種々の有機化クレイサンプルの粘度を試験するために、Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎミキサーにおいて各ＯＢＭサンプルを混合した後、サンプルをＴｈｅｒｍｏカップに移し、ＯＦＩＴＥ９００粘度計（直接指示粘度計）に置き、４８．９℃（１２０°Ｆ）に加熱した。加熱しながら、粘度計は６００ｒｐｍで混合していた。ひとたび、所望の温度が達成されると、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ及び３ｒｐｍでダイアル目盛りをとった。次いで、１０秒及び１０分でＧＳを測定した。ＰＶ、ＹＰ及びＥＳを、上記のとおりに測定又は算出した。
【０１１７】
【表７】
2019527662.tif 000013
【０１１８】
やはり、比較例Ａ’−１５有機化クレイは「対照」であった。ＬＶＴ−２００は、芳香族分が少ない鉱油であり、有機化クレイにとって「降伏する」するのにかなりより難しい溶媒である。掘削流体２の有機化クレイの添加レベルは、掘削流体番号１ディーゼル系についてのわずか１４．２７ｋｇ／ｍ３（５ｌｂ／ｂｂｌ）と比較して、鉱油系について１９．９７ｋｇ／ｍ３（７ｌｂ／ｂｂｌ）とした。
【０１１９】
掘削流体番号１と同様に、漸増量の相乗剤を有する相乗剤処理サンプルは、対照と比較した、６−ＲＰＭダイアル目盛り、降伏点（ＹＰ）及びゲル強度（ＧＳ）値の増大を示した。６００ｒｐｍ読み取り及びＰＶは、望まれたようにほとんど変化を示さなかった。
【０１２０】
ＡＨＲ−１５０及びＡＨＲ−２５０熱老化サンプルを得るために、サンプルを混合容器に戻し、オーバーヘッドミキサーを用いて混合し、次いで、別個の老化セル中に移した。１２１．１℃（２５０°Ｆ）の熱間圧延条件（ＡＨＲ−２５０）のために、サンプルを適当な老化セル中に入れ、老化セルに２０．７バール（３００ｐｓｉ）窒素圧力をかけて（３回かける；最初の２回の負荷後、放出及び３回目の後、保持）、オイルベースの流体において水の揮発を防いだ。次いで、サンプルを、６５．５℃（１５０°Ｆ）（ＡＨＲ−１５０）又は１２１．１℃（２５０°Ｆ）（ＡＨＲ−２５０）のいずれかで、それぞれ１６時間熱間圧延した。
【０１２１】
熱間圧延後にサンプルを回収した後、セルを放冷し、必要に応じてセルからあらゆる圧力を放出するためにガス抜きした。サンプルをオーバーヘッドミキサーで５分間混合した。次いで、ＯＢＭサンプルをＴｈｅｒｍｏカップ中に移し、ＯＦＩＴＥ  ９００粘度計上に置き、６００ｒｐｍで混合しながら４８．９℃（１２０°Ｆ）に加熱した。ひとたび、所望の温度が達成されると、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ及び３ｒｐｍでダイアル目盛りをとった。次いで、１０秒及び１０分でＧＳを測定した。ＰＶ、ＹＰ及びＥＳを、上記のとおりに測定又は算出した。
【０１２２】
【表８】
2019527662.tif 000014
【０１２３】
【表９】
2019527662.tif 000015
【０１２４】
結果は、相乗剤Ａの量が増大するにつれた、低剪断値及びゲル強度の増大を示す。より大きな熱安定性を実証するために、６５．５℃（１５０°Ｆ）及び１２１．１℃（２５０°Ｆ）で予め老化させたサンプルを組合せ、混合した。これらのサンプルを、１４８．９℃（３００°Ｆ）でさらに１６時間老化させた。熱間圧延後にサンプルを回収した後、次いで、セルを放冷し、その後、圧力を放出するためにガス抜きした。サンプルをオーバーヘッドミキサーで５分間混合した。次いで、６００ｒｐｍで混合しながら、サンプルをＴｈｅｒｍｏカップ中に移し、ＯＦＩＴＥ９００粘度計に置き、４８．９℃（１２０°Ｆ）に加熱した。ひとたび、所望の温度が達成されると、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ及び３ｒｐｍでダイアル目盛りをとった。次いで、１０秒及び１０分でＧＳを測定した。ＰＶ、ＹＰ及びＥＳを、上記のとおりに測定又は算出した。
【０１２５】
【表１０】
2019527662.tif 000016
【０１２６】
１４８．９°Ｃ（３００°Ｆ）での老化後の結果は、鉱油含有相乗剤処理有機化クレイ掘削流体実施例は、対照よりも高い６−ＲＰＭ値を有するが、６００−ＲＰＭ値とほぼ同一であることを実証する。ＡＨＲ−３００データは、サンプルが少なくとも１４８．９℃（３００°Ｆ）まで有用であることを示した。データは、対照サンプルと比較した場合に、相乗剤Ａのレベルが増大するにつれた、低剪断値及びゲル強度値の増大をやはり示した。
【０１２７】
１０重量％の相乗剤Ａによる処理を伴う及び伴わない９５ＭＥＲアルキル第四級アンモニウム化合物で処理された有機化クレイの最初の及び１２１．１℃（２５０°Ｆ）で１６時間の熱間圧延後の６００ＲＰＭ応答の比較（ＬＶＴ−２００  ＯＢＭ）は、報告された４種の値すべてにおいて極めてわずかな相違しか示さない。
【０１２８】
相乗剤Ａによる１０％処理を伴う及び伴わない９５ＭＥＲアルキル第四級アンモニウム化合物で処理された有機化クレイの最初の及び１２１．１℃（２５０°Ｆ）で１６時間の熱間圧延後の６ＲＰＭ応答の比較（ＬＶＴ−２００  ＯＢＭ）を行うことができる。このＯＢＭ試験において、最初及びＡＨＲ−２５０の両方で、相乗剤Ａを有さないサンプルは、より低い６ｒｐｍ値を有する。１２１．１°Ｃ（２５０°Ｆ）での熱間圧延は、大幅な効果を有さず、これは、サンプル／ＯＢＭ安定性を示した。
【０１２９】
有機化クレイＢの調製
有機化クレイＢ、（Ｂ−２〜Ｂ−８）を使用するサンプルを、種々の量のアルキル第四級アンモニウム塩２Ｍ２ＨＴ及び相乗剤溶液Ｂを使用して作製して、乾燥プロセス法によってスメクタイト（ベントナイト）粘土を処理した。相乗剤溶液Ｂを算出し、各有機化クレイサンプルについて表１２〜１４及び１６〜１８に示される量（担体／溶媒を含む）で乾重（粘土の）に基づいて粘土に「そのままで」添加した。各有機化クレイサンプルについて表１２〜１４及び１６〜１８に示される指定のＭＥＲで粘土の乾重に基づいて、アルキル第四級アンモニウム（ＮＲ４＋）添加を算出した。相乗剤溶液Ｂは、有機化クレイＡの調製においてではあるが、担体／溶媒としての変性アルコールにおいて記載される本相乗剤組成物の約７５重量パーセントからなっていた。
【０１３０】
一般手順は、１０００ｇの粉砕されたベントナイトを「そのままで」プラスチックバッグ中にまず秤量して入れることであった。次いで、ベントナイトをＥｉｒｉｃｈミキサーボウルに移し、Ｅｉｒｉｃｈミキサーに置いた。次いで、円運動のみのスイッチを入れ、次いで、相乗剤溶液Ｂ及び水（必要に応じて）を１分間混合した。ＮＲ４＋の算出量を添加し、２〜３分間スピンドルミックス（ｓｐｉｎｄｌｅ  ｍｉｘ）のスイッチを入れた。ひとたび完了すると、ミキサーのスイッチを切り、混合物を回収し、ボウルの側面及び底をこそげ落として任意の固着材料を放出した。ひとたび完了すると、ボウルをＥｉｒｉｃｈミキサーに戻し、再度２〜３分間ミキサーの円及びスピンドル機能のスイッチを入れた。再度、ミキサーのスイッチを切り、ボウルを回収し、側面及び底をこそげ落としてすべての材料を回収し、材料をパンに移した。
【０１３１】
サンプルを従来の肉挽き器などのグラインダーの使用によって仕上げた。組み立てられたグラインダーの吐き出し口に切刃を備えた２４穴ダイを置いた後に、グラインダーが機能することを止めないように、放出速度を調整しながら、パンからサンプルを添加し、全サンプルがグラインダーを２回通るまでこのステップを反復した。最後に、グラインダーのスイッチを切り、分解し、洗浄し、グラインダーから洗浄されて出た材料を集め、サンプルの残りに添加した。
【０１３２】
有機化クレイＢ−１からＢ−８を、表１１に記載される組成及び混合時間に従って掘削流体番号３において試験した。比較例Ｂ−１については、相乗剤を有機化クレイに添加しなかった。
【０１３３】
【表１１】
2019527662.tif 000017
【０１３４】
オーバーヘッドミキサーですべての構成成分（表１）を混合した後、次いで、サンプルを、６，０００ｒｐｍでＳｉｌｖｅｒｓｏｎミキサーで５分間剪断してエマルジョンを安定化させた。種々の実施サンプルの粘度を試験するために、Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎミキサーにおいて各ＯＢＭサンプルを混合した後、サンプルをＴｈｅｒｍｏカップに移し、ＯＦＩＴＥ９００粘度計（直接指示粘度計）に置き、４８．９℃（１２０°Ｆ）に加熱した。加熱しながら、粘度計は６００ｒｐｍで混合していた。ひとたび、所望の温度が達成されると、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ及び３ｒｐｍでダイアル目盛りをとった。次いで、１０秒及び１０分でＧＳを測定した。ＰＶ、ＹＰ及びＥＳを、上記の通りに測定又は算出した。
【０１３５】
【表１２】
2019527662.tif 000018
【０１３６】
どの相乗剤処理サンプルも、６ｒｐｍ、ＹＰ及びＧＳ値に関して比較サンプルを上回る改善された初期性能を示した。実施例Ｂ−４、Ｂ−６及びＢ−８は、同一有機化クレイ調製物（反復）を有しており、結果は、一貫した性能を示す。有機化クレイの相乗剤修飾は、望まれたように高剪断値における大幅な増大を伴わない、より高い低剪断値を提供した。
【０１３７】
ＡＨＲ−１５０及びＡＨＲ−２５０熱老化サンプルを得るために、ＯＢＭサンプルを混合容器に戻し、オーバーヘッドミキサーを用いて混合し、次いで、別個の老化セル中に移した。１２１．１℃（２５０°Ｆ）の熱間圧延条件（ＡＨＲ−２５０）のために、サンプルを適当な老化セル中に入れ、老化セルに２０．７バール（３００ｐｓｉ）窒素圧力をかけて（３回かける；最初の２回の負荷後、放出及び３回目の後、保持）、オイルベースの流体において水の揮発を防いだ。次いで、サンプルを、６５．５℃（１５０°Ｆ）（ＡＨＲ−１５０）又は１２１．１℃（２５０°Ｆ）（ＡＨＲ−２５０）のいずれかで、それぞれ１６時間熱間圧延した。
【０１３８】
熱間圧延後にサンプルを回収した後、セルを放冷し、必要に応じてセルからあらゆる圧力を放出するためにガス抜きした。ＯＢＭサンプルをＴｈｅｒｍｏカップ中に移し、ＯＦＩＴＥ  ９００粘度計上に置き、６００ｒｐｍで混合しながら４８．９℃（１２０°Ｆ）に加熱した。ひとたび、所望の温度が達成されると、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ及び３ｒｐｍでダイアル目盛りをとった。次いで、１０秒及び１０分でＧＳを測定した。ＰＶ、ＹＰ及びＥＳを、上記のとおりに測定又は算出した。
【０１３９】
【表１３】
2019527662.tif 000019
【０１４０】
【表１４】
2019527662.tif 000020
【０１４１】
６５．５℃（１５０°Ｆ）での熱間圧延後、比較例Ｂ−１降伏結果は、相乗剤処理サンプルの最低レベルに匹敵する。これは、相乗剤修飾有機化クレイが、最初に対照よりも良好であったので対照よりも速く降伏することを実証する。より速い降伏は、所望の性能を達成するために少ないエネルギーしか必要ではないことを意味する。より高いレベルの相乗剤処理サンプルは、対照よりもいたるところで良好に性能を発揮した。データはまた、第四級及び相乗剤の量の変更による最適化が、この系における有機化クレイの性能の増大を提供し得ることを示す。
【０１４２】
有機化クレイＢサンプルは、最初、ＡＨＲ−１５０及びＡＨＲ−２５０試験の間で極めて安定な性能を実証した。相乗剤負荷を増大した有機化クレイサンプルは、対照よりも漸進的に良好であり、より高い低剪断及びゲル強度値を示す。
【０１４３】
相乗剤Ｂ組成物を有する有機化クレイの処理は、望まれるように、高剪断粘度に対してほとんどないし全く効果を有さない。
【０１４４】
相乗剤Ｂ処理有機化クレイサンプルについて、６ｒｐｍダイアル目盛りの増大が実証された。このデータは、相乗剤Ｂにより処理を伴わない有機化クレイ対照サンプルは、相乗剤Ｂを用いて処理された有機化クレイのサンプルよりも低い値を有していたことを明確に示す。
【０１４５】
有機化クレイＢサンプル（Ｂ−１からＢ−８）をまた、表１５に記載される組成及び混合時間に従って掘削流体番号４、ＬＶＴ−２００ベース流体において試験した。有機化クレイＢサンプルをＢ’−１からＢ’−８と呼び、この掘削流体における試験結果を区別した。比較例Ｂ’−１については、粘土に相乗剤を添加しなかった。
【０１４６】
【表１５】
2019527662.tif 000021
【０１４７】
オーバーヘッドミキサーですべての構成成分（表１）を混合した後、次いで、サンプルを、６，０００ｒｐｍでＳｉｌｖｅｒｓｏｎミキサーで５分間剪断してエマルジョンを安定化した。種々の実施サンプルの粘度を試験するために、Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎミキサーにおいて各ＯＢＭサンプルを混合した後、サンプルをＴｈｅｒｍｏカップに移し、ＯＦＩＴＥ９００粘度計（直接指示粘度計）に置き、４８．９℃（１２０°Ｆ）に加熱した。加熱しながら、粘度計は６００ｒｐｍで混合していた。ひとたび、所望の温度が達成されると、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ及び３ｒｐｍでダイアル目盛りをとった。次いで、１０秒及び１０分でＧＳを測定した。ＰＶ、ＹＰ及びＥＳを、上記のとおりに測定又は算出した。
【０１４８】
【表１６】
2019527662.tif 000022
【０１４９】
相乗剤Ｂを用いて調製した有機化クレイＢ’サンプル、Ｂ’−２からＢ’−８のすべてが、相乗剤を有さない比較例、Ｂ’−１よりも高い低剪断値及びゲル強度を示した。より高い相乗剤Ｂレベルを用いた場合により高い低剪断値の傾向がある。望まれるように高剪断値に対しては、最小の効果しかなかった。
【０１５０】
ＡＨＲ−１５０及びＡＨＲ−２５０熱老化サンプルを得るために、ＯＢＭサンプルを混合容器に戻し、オーバーヘッドミキサーを用いて混合し、次いで、別個の老化セル中に移した。１２１．１℃（２５０°Ｆ）の熱間圧延（ＡＨＲ−２５０）のために、サンプルを適当な老化セル中に入れ、老化セルに２０．７バール（３００ｐｓｉ）窒素圧力をかけて（３回かける；最初の２回の負荷後、放出及び３回目の後、保持）、オイルベースの流体において水の揮発を防いだ。次いで、サンプルを、６５．５℃（１５０°Ｆ）（ＡＨＲ−１５０）又は１２１．１℃（２５０°Ｆ）（ＡＨＲ−２５０）のいずれかで、それぞれ１６時間熱間圧延した。
【０１５１】
熱間圧延後にサンプルを回収した後、セルを放冷し、次いで、必要に応じてセルからあらゆる圧力を放出するためにガス抜きした。サンプルをオーバーヘッドミキサーで５分間混合した。次いで、ＯＢＭサンプルをＴｈｅｒｍｏカップ中に移し、ＯＦＩＴＥ  ９００粘度計上に置き、６００ｒｐｍで混合しながら４８．９℃（１２０°Ｆ）に加熱した。ひとたび、所望の温度が達成されると、６００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、６ｒｐｍ及び３ｒｐｍでダイアル目盛りをとった。次いで、１０秒及び１０分でＧＳを測定した。ＰＶ、ＹＰ及びＥＳを、上記のとおりに測定又は算出した。
【０１５２】
【表１７】
2019527662.tif 000023
【０１５３】
【表１８】
2019527662.tif 000024
【０１５４】
比較有機化クレイサンプルＢ’−１の低剪断値及びゲル強度値は、老化後に相乗剤処理有機化クレイサンプルＢ’−２からＢ’−８によって達成された値よりもさらに低かった。老化による粘土値の変化は、掘削流体の許容可能限界内であった。当業者ならば、相乗剤処理有機化クレイは、掘削流体においてレオロジー的特性を作製することにおいて相乗剤を有さない有機化クレイよりも効率的であったということは認識するであろう。
【０１５５】
相乗剤Ｂを有する及び有さない有機化クレイを含有するＯＢＭの６００ｒｐｍ値では、結果は、望まれるように、最初に及び老化後にわずかな相違しか示さない。
【０１５６】
相乗剤Ｂ処理有機化クレイサンプルについて、６ｒｐｍダイアル目盛りの増大が実証された。このデータは、相乗剤Ｂにより処理を伴わない有機化クレイ対照サンプルは、相乗剤Ｂを用いて処理された有機化クレイのサンプルよりも低い値を有していたことを明確に示す。
【０１５７】
その他の流体における本発明に従う有機化クレイの使用
別の例示的使用では、非水系流体において高濃度の親水性ポリマーを懸濁するために有機化クレイが使用される。これらの濃縮流体は、ポリマースラリーと呼ばれる。これらのポリマースラリーは、制限するものではないが、水圧破砕流体、ゲル化剤、バッファー、滑沢剤及び非乳化剤／界面活性剤を含む種々の適用において使用するための高濃度の予め分散された親水性ポリマー（複数可）を送達する手段を提供するために、ガス及びオイル製造などの産業において有用である。ポリマースラリーは、乾燥親水性ポリマー添加と比較して、粉立ちを防ぎ、計量を改善し、水圧破砕、完成又は水ベースの掘削流体などの水又はブライン溶液において増粘剤として使用される場合に「フィッシュアイ」を排除することによって分散の容易さを改善する。
【０１５８】
親水性ポリマーの例として、制限するものではないが、グアーガム、キサンタンガム、ジウタンガム（ｄｉｕｔａｎ  ｇｕｍ）又は加工デンプンが挙げられる。グアーガムは、水圧破砕流体において使用される支持剤又は支持材のために水を増粘して懸濁特性を提供するために頻繁に使用される。
【０１５９】
有機化クレイとともに調製されたグアースラリーは、優れた懸濁及びトップオイル分離の低減を提供する。開示された相乗剤（複数可）を用いて製造された有機化クレイは、トップオイルのいっそう少ない分離を提供する。この特性を試験するために、以下の配合及び混合手順を使用しグアースラリーを調製した。グアースラリー配合は、５２．２重量％のＯＤＣ鉱油、４６．２％のグアーガム粉末、１．２％の有機化クレイＣ及び親水性ポリマーの湿潤剤及び分散剤である０．４％の界面活性剤であった。混合手順は、以下とした：有機化クレイＣを鉱油に添加し、１分間混合し、次いで、界面活性剤を添加し、４分間混合し、最後に、グアーガム粉末を添加し、５分間混合した。すべての混合は、１，５００ｒｐｍでＤｉｓｐｅｒｍａｔミキサーを使用した。
【０１６０】
有機化クレイＣの調製
有機化クレイＣ（Ｃ−１からＣ−７）のサンプルを、粘土を、アルキル第四級アンモニウム塩２Ｍ２ＨＴ及び相乗剤溶液Ａを用いて処理することによって当技術分野で周知の標準有機化クレイ調製技術を使用して作製した。比較サンプル（Ｃ−８）は、相乗剤を全く有していなかった。第１に、算出された量の精製されたＭＧ剪断スメクタイト（モンモリロナイト）スラリーを秤量し、混合容器に添加して、乾重ベースで６０グラムのスメクタイトを達成し、混合物を温度（約６０〜６５℃）にもっていきながら混合を開始した。次いで、２〜３分間混合を継続しながら、表１９において各サンプルＣ１からＣ７について示されるように、比較サンプルＣ８については除いて、相乗剤を添加した。次いで、表１９において各サンプルについて示される量に基づいて第四級アンモニウム化合物（ＮＨ４＋）を添加し、混合し、混合の間に少なくとも３回容器の側面をこそげ落としながら３０〜４５分間反応させた。次いで、サンプルを濾過し、６２．５℃の送風機オーブン中に一晩入れた。最後に、０．２篩を使用してＲｅｔｓｃｈミル中でサンプルを粉砕し、一晩再水和させ、その後、試験した。
【０１６１】
有機化クレイＣのトップオイル懸濁液における有効性を実証するために、これらのサンプルを以下のような変動量の第四級ＮＨ４＋及び相乗剤溶液Ａを用いて調製した：
【０１６２】
【表１９】
2019527662.tif 000025
【０１６３】
各有機化クレイサンプル、Ｃ−１からＣ−８を用い、上記で示された配合及び混合手順に従ってグアースラリーを調製した。次いで、各グアースラリーの粘度を、３００ｒｐｍ、周囲温度（約７５°Ｆ）でＦａｎｎ−３５粘度計において測定した。グアースラリーの粘度は、１９５〜２２０ｃｐｓの間で変動し、これは、それらがポンプ圧送可能流体であることを意味した。この高剪断速度では粘度において最小の変動しかなかった。本実施例において記載される試験の結果は、以下の表２０に報告されている。次いで、より低い剪断範囲については、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ  ＬＶＴ粘度計を使用して各グアースラリーの粘度を測定した。結果は、相乗剤Ａの量が増大するにつれた、低剪断粘度の増大を示し、これは、懸濁特性を改善する傾向がある。この粘度試験後、サンプルを再混合し、個々の１００ｍｌメスシリンダーに移し、次いで、保存し、室温で１週間乱さなかった。パーセンテージ（％）として報告される各グアースラリーのトップオイル分離を、１週間の期間をかけて測定した。
【０１６４】
【表２０】
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【０１６５】
１日目の後、サンプルの間に有意な相違はなかった（２４時間後）。４日目の後、懸濁特性は依然としてかなり類似していた。有機化クレイサンプルＣ−２容器は、この時点で漏出を示し、したがって、サンプル及びその評価を破棄した。これは反復有機化クレイのうちの１つであったので、この有機化クレイでの試験は反復しなかった。７日目の後、性能差は明らかであった。２種の反復有機化クレイサンプル（Ｃ−４及びＣ−６）のトップオイル分離の平均値、７日後（％）は、相乗剤Ａの量が増大するにつれて、望ましいものである、７日目トップオイル分離％が減少する全体的な傾向を示す。データは、有機化クレイを特定の適用のために最適化するために、相乗剤Ａ及びＭＥＲの変動する量を使用してもよいということを示す。
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月2日(2018.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の有機第四級アンモニウム又はホスホニウム化合物又はその前駆体並びに（ｉ）３０〜７２個の炭素原子を有する三量体酸のアミン塩及び（ｉｉ）６〜３０個の炭素原子を有するモノカルボン酸脂肪酸のアミン塩を含む相乗剤を用いて処理されている鉱物粘土を含む有機化クレイ組成物。
【請求項２】
モノカルボン酸脂肪酸が、１６〜２２個の炭素原子又は任意選択で１６〜２０個の炭素原子又はさらに任意選択で１６〜１８個の炭素原子を有するトール油脂肪酸である、請求項１に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項３】
相乗剤構成成分（ｉ）及び／又は構成成分（ｉｉ）のアミンが、３〜９０個の炭素原子又は任意選択で３〜５４個の炭素原子又はさらに任意選択で８〜３７個の炭素原子又はさらに任意選択で１０〜２４個の炭素原子又はさらに任意選択で１４〜２０個の炭素原子を有する飽和又は不飽和モノアミンである、請求項１又は２に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項４】
相乗剤構成成分（ｉ）及び構成成分（ｉｉ）のアミンが同一である、請求項１から３のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項５】
アミンが、下記一般式（Ｉ）のモノアミンを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【化１】
2019527662.tif 000030
［式中、
Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子又は任意選択で６〜２４個の炭素原子又はさらに任意選択で８〜２２個の炭素原子を有する飽和又は不飽和、直鎖又は分岐炭化水素基を表し、
Ｒ２及びＲ３は、互いに及びＲ１と同一又は異なり、水素又は１〜３０個の炭素原子若しくは任意選択で６〜２４個の炭素原子若しくはさらに任意選択で８〜２２個の炭素原子を有する飽和若しくは不飽和、直鎖若しくは分岐炭化水素基を表す］
【請求項６】
アミンが、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、アミルアミン、ｎ−ペンチルアミン、イソペンチルアミン、ヘキシルアミン、２−エチルヘキシルアミン、オクチル−アミン、６−メチル−２−ヘプタンアミン、ネオペンチルアミン、デシル−アミン、トリデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、ココイルアミン、ステアリルアミン、獣脂アミン、ダイズアミン又はＣ８〜Ｃ２２のアルキルアミンの混合物のうち少なくとも１種を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項７】
相乗剤構成成分（ｉ）：構成成分（ｉｉ）の重量比が、９５：５〜５：９５又は任意選択で、９０：１０〜１０：９０又はさらに任意選択で８０：２０〜３０：７０又はさらに任意選択で７０：３０〜５０：５０又はさらに任意選択で６５：３５〜５５：４５である、請求項１から６のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項８】
粘土無機材料を処理するために使用される相乗剤の量が、１００グラムの乾燥鉱物粘土又は鉱物粘土混合物に基づいて、２〜３０グラム、任意選択で５〜１５グラム、さらに任意選択で７．５〜１２．５グラムの範囲である、請求項１から７のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項９】
相乗剤が、少なくとも１種のさらなる材料をさらに含む液体配合物において使用され、任意選択で、少なくとも１種のさらなる材料が、少なくとも１種の脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、芳香脂肪族炭化水素、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、芳香脂肪族アルコール、グリコール、グリコールエーテル又はアルキレンカーボネートを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１０】
鉱物粘土が、スメクタイト粘土、ホルマイト粘土、任意選択で、セピオライト、アタパルジャイト又はセピオライト及びアタパルジャイトの混合物、ホルマイト粘土及びスメクタイト粘土の混合物、任意選択で、セピオライト及び／又はアタパルジャイト及びスメクタイト粘土の混合物、イライト、バーミキュライト又はゼオライトのうち少なくとも１種を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１１】
スメクタイト粘土が、ヘクトライト、モンモリロナイト、ベントナイト、バイデル石、サポナイト、ステベンス石、フラー土及びそれらの混合物からなる群から選択され、任意選択で、スメクタイト粘土が、ベントナイト又はモンモリロナイトを含む、請求項１０に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１２】
ホスホニウムカチオンが、構造Ｒ１Ｐ＋（Ｒ２）３（式中、Ｒ１は、Ｃ８〜Ｃ２４のアルキル又はアリールアルキル基であり、各Ｒ２は、同一であっても異なっていてもよく、アリール、アリールアルキル又はＣ１〜Ｃ６のアルキル基であり、任意選択で、少なくとも１つのＲ２は、アルケニル、アルキニル又はその一置換誘導体を含む）を有し、対イオンが、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硫酸、メトキシ硫酸、メチル硫酸、エチル硫酸、スルホン酸、リン酸、ホスホン酸、亜リン酸、カルボン酸又は酢酸のうち少なくとも１種である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１３】
アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム化合物が、下記式（ＩＩａ）を有する塩を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【化２】
2019527662.tif 000031
［式中、Ｎは、窒素であり、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７及びＲ８は、置換基のうち少なくとも１つは、直鎖又は分岐不飽和アルキル基であるという条件で（ａ）１〜２２個の炭素原子を有する直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル基、（ｂ）ベンジル及び置換ベンジル部分であるアラルキル基、（ｃ）アリール基、（ｄ）６個以下の炭素原子を有するβ、γ不飽和基又は２〜６個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基並びに（ｅ）水素からなる群から独立に選択され、Ｘは、任意選択で、塩化物、硫酸、メチル硫酸、エチル硫酸、酢酸、ヨウ化物、臭化物、硝酸、水酸化物、リン酸、メトキシ硫酸又はそれらの混合物のうち少なくとも１つを含む塩アニオンである］
【請求項１４】
有機第四級アンモニウム化合物が、下記式（ＩＩＩ）を有するアルコキシル化第四級アンモニウム塩を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【化３】
2019527662.tif 000032
［式中、Ｎは、窒素であり、Ｘ−は、塩化物、硫酸、メチル硫酸、エチル硫酸、酢酸、ヨウ化物、臭化物、硝酸、水酸化物、リン酸、メトキシ硫酸及びそれらの混合物のうち少なくとも１つを含むアニオンを含み、Ｒ１は、Ｃ１２〜Ｃ３０の直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル又はアルケニル基又は８〜３０個の炭素原子を有するアルキル−エステル基を含み、Ｒ２は、Ｈ−又はＣ１〜Ｃ３０の直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル又はアルケニル基を含み、Ｒ３は、Ｈ−、Ｃ１〜Ｃ４の直鎖又は分岐、飽和又は不飽和アルキル又はアルケニル基又はＲ４を含み、Ｒ４は、−（ＣＲ９Ｒ１０−ＣＲ１１Ｒ１２Ｏ）ｙＨ又は（ＣＲ９Ｒ１０−ＣＲ１１Ｒ１２−ＣＲ１３Ｒ１４Ｏ）ｙＨを含み、ここで、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は独立に、Ｈ−、ＣＨ３−及びＣＨ３ＣＨ２−からなる群から選択され、ｙは、平均で４〜２０である］
【請求項１５】
アルコキシル化第四級アンモニウム塩が、メチルビス（ポリオキシエチレン［１５］）ココアルキル第四級アンモニウム塩、メチルビス（ポリオキシエチレン［１５］）オレイル第四級アンモニウム塩、メチルビス（ポリオキシエチレン［１５］）オクタデシル第四級アンモニウム塩又はオクタデシルメチル［ポリオキシエチレン（１５）］第四級アンモニウム塩又はそれらの混合物のうち少なくとも１種を含み、括弧中の数字が、エチレンオキシド単位の総数を指し、任意選択で、塩が塩化物である、請求項１４に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１６】
第四級アンモニウム又はホスホニウム化合物から鉱物粘土又は鉱物粘土混合物に添加される有機カチオン又は種々のカチオンのブレンドの総量が、ベース鉱物粘土又は鉱物粘土混合物のＣＥＣの７５％〜２３０％、任意選択で、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの８０〜１６０％及びアルコキシル化第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの０〜７０％、さらに任意選択で、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの１００〜１５０％及びアルコキシル化第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの１３〜６２％、さらに任意選択で、アルキル又はアルケニル第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの１１０〜１４０％及びアルコキシル化第四級アンモニウム塩についてＣＥＣの１９〜５３％である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１７】
鉱物粘土又は鉱物粘土混合物が、１００ｇの鉱物粘土又は鉱物粘土混合物あたり１５〜１６０ミリ当量の有機第四級アンモニウム塩、任意選択で、１００ｇの鉱物粘土又は鉱物粘土混合物あたり４０〜１４０ミリ当量の有機第四級アンモニウム塩、さらに任意選択で、１００ｇの鉱物粘土又は鉱物粘土混合物あたり７０〜１２０ミリ当量の有機第四級アンモニウム塩を用いて処理される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物。
【請求項１８】
炭化水素ベースの又は逆エマルジョン掘削流体ベースの組成物及び請求項１から１７のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物を含む掘削流体。
【請求項１９】
２．８５〜４２．８０ｋｇ／ｍ３（１〜１５ｌｂｓ／バレル）の有機化クレイ組成物を含む、請求項１８に記載の掘削流体。
【請求項２０】
ベース流体が、ディーゼル油、鉱油、ミネラルシールオイル、灯油、燃料油、ホワイトオイル、粗製油、合成オイル、天然オイル、アルファオレフィン、ポリアルファオレフィン、直鎖アルファオレフィン、内部オレフィン、直鎖パラフィン、直鎖アルキルベンゼン及び生分解性オイルのうち少なくとも１種を含む、請求項１８又は１９のいずれか一項に記載の掘削流体。
【請求項２１】
９５／５〜４０／６０の容積（ＯＷＲ）による油／水比を有する、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の掘削流体。
【請求項２２】
水性内相の水が、ブラインである、請求項１８から２１のいずれか一項に記載の掘削流体。
【請求項２３】
乳化剤、任意選択で一次及び二次乳化剤、湿潤剤、酸性ガススカベンジャー、増量剤、流体喪失制御添加剤、架橋剤、アルカリ度制御剤、アルカリ度を付与する材料、非粘土レオロジー的添加剤及び／又は腐食抑制剤のうち少なくとも１種をさらに含む、請求項１８から２２のいずれか一項に記載の掘削流体。
【請求項２４】
請求項１から１７のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物であって、グリース組成物、塗料配合物、コーティング配合物、接着剤配合物及び不飽和ポリエステル組成物、滑沢剤、金属加工流体、インク、シーラント、ビニルエステル系、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリウレタン樹脂系、ナノ複合材料、マスターゲル（ｍａｓｔｅｒｇｅｌ）、モールディングコンパウンド、化粧用組成物、洗浄剤、パーソナルケア配合物及びホームケア配合物から選択される何れかである組成物。
【請求項２５】
請求項１から１７のいずれか一項に記載の有機化クレイ組成物を含む非水系流体中の親水性ポリマースラリーであって、任意選択で、有機化クレイ組成物が、スラリーの０．１〜１０重量％、任意選択で、０．２〜４重量％を含む、親水性ポリマースラリー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
実施形態を上記の説明及び先行する例を詳細に記載したが、これらの例は、単に例示目的であって、当業者によって、本発明の範囲から逸脱することなく変法及び改変を行うことができると理解される。上記の実施形態は選択的であるだけでなく、組み合わせることができると理解されなくてはならない。
【国際調査報告】
2019527662.tif 000033
2019527662.tif 000034
2019527662.tif 000035